Estimación de Emisiones de Fuentes de la Calidad del Aire

6.2 Estimación de emisiones de fuentes móviles en ruta

6.2.8 Determinación de patrones de arranque de los vehículos en ruta
6.2.8-1 Impacto del tiempo de reposo en las emisiones de partida para vehículos a inyección de combustible con catalizador de tres vías
Las emisiones de partida son aquellas emisiones que ocurren en los primeros 200 – 300 segundos de operación del vehículo y que exceden a aquellas que hubieran sido emitidas en caso de haber realizado la misma trayectoria con el vehículo completamente calentado. Las emisiones extra que ocurren durante una partida pueden ser significativas. Estas emisiones dependen de la temperatura de partida del catalizador y del motor. Las temperaturas de partida del catalizador y del motor dependen, por supuesto, de la temperatura ambiente pero están normalmente sobre ella si el vehículo ha sido operado recientemente. Por ello, la temperatura ambiente puede ser de menor importancia como indicador de la cantidad de emisiones de partida en comparación con el “tiempo de reposo” del vehículo. El tiempo de reposo es la cantidad de tiempo que el vehículo ha estado estático sin que el motor esté operando. La figura 6.2.8-1 muestra cómo cambian las emisiones de partida en función al tiempo de reposo en un vehículo a inyección de combustible con un catalizador de tres vías. La figura fue derivada desde información proveniente de la Junta de Recursos del Aire de California, Documentación de Soporte Técnico EMFAC2000, Capítulo 6.7, Factores de corrección de partida, http://www.arb.ca.gov/msei/onroad/doctable_test.htm.

Las curvas de emisión para COV y CO son las mismas. La curva para NOx es considerablemente diferente. Esto se debe a la naturaleza del catalizador de NOx en el vehículo y como éste reacciona con la temperatura del catalizador. Para el catalizador de NOx, existe un tiempo de reposo intermedio donde ocurren más emisiones debido a que el catalizador y el motor se encuentran en una temperatura intermedia.

Al ser consultados acerca de cuantas partidas de vehículo ocurren durante el transcurso de un día, la mayoría de los dueños de vehículos indicarán que ellos hacen partir su vehículo entre dos y cuatro veces al día como mucho. Estudios indican otras estadísticas. En promedio, los propietarios de un vehículo lo harán partir entre 6 y 8 veces por día. Los tiempos de reposo asociados a estas partidas variarán desde sólo algunos minutos hasta más de 12 horas. El motor está más frío típicamente en una partida en la mañana, pero las partidas que pueden ocurrir al almuerzo y luego para volver a casa en la noche también incluyen un motor y catalizador relativamente frío. Otras potenciales partidas serán para recoger pasajeros o para parar en una tienda o para recargar combustible. La tabla 6.2.8-2 presenta datos de partida en ciudades estudiadas por la ISSRC.

6.2.8-2 Comparación del número promedio de partidas por día en algunas grandes ciudades


6.2.8-3 Distribución de patrones de reposo para partidas de vehículos en Sao Paulo
Como se ha notado anteriormente, el tiempo de reposo previo a la partida de un vehículo es un indicador importante de las emisiones de partida que ocurrirán cuando el vehículo parta. La figura 6.2.8-3 muestra la distribución de tiempos de reposo para partidas de vehículos en Sao Paulo, Brasil.

Como se puede observar en la figura 6.2.8-3, la más alta fracción de reposos mayores a seis horas ocurre en las mañanas. Este es el resultado esperado. Existen, sin embargo, partidas en frío (> 6 horas de reposo) que ocurren durante el día. Existen también muchas partidas con reposos de sólo 15 minutos o menos que ocurren durante el día. De manera de estimar correctamente las emisiones de partida, es importante entender el número de partidas que ocurren durante un día y los períodos de reposo asociados a ellas.

El enfoque más simple para reunir datos de partidas de vehículos es pedir a los conductores que lleven consigo una libreta de anotaciones donde puedan registrar las veces que hacen partir el motor y las veces que lo detienen. Esto debiera realizarse durante un período de entre una a dos semanas. El problema con este enfoque es que los conductores a menudo olvidan anotar cuando detienen el vehículo y apagan el motor. Esto provoca lapsos en los datos y conlleva a una subestimación de las partidas del vehículo.

Si se escoge este enfoque, entonces se debe tener cuidado al concientizar a los conductores acerca de la importancia de los datos y de la necesidad de ser precisos.

6.2.8-4 Dispositivo registrador de tiempo y voltaje para la estimación de partidas en vehículos
De modo de evitar errores asociados a datos de partida registrados por conductores, se puede equipar a un vehículo con un dispositivo que registre cuando el motor está encendido y cuando no. Un dispositivo grabador de sonidos con un micrófono en el compartimento del motor puede funcionar, pero existiría cierta dificultad al automatizar la recuperación de datos. Es digno de atención que el alternador de un vehículo típicamente produce 13-14 volts cuando está operando. La batería está típicamente entre 11-12 volts cuando el motor está apagado. Esta diferencia de voltaje puede ser utilizada para determinar si el vehículo está operando o no. También, en muchos casos, el voltaje del encendedor en un vehículo se apaga cuando el motor del vehículo no está operando. En este caso, el voltaje en el encendedor irá desde 0 a 13-14 volts cuando el vehículo está operando. Esto entrega una amplia señal para determinar si el motor del vehículo está operando. La ISSRC construyó un dispositivo como éste para medir el voltaje en el encendedor. Este dispositivo registra la hora del día y el voltaje en el soquete del encendedor. Esta información puede entonces ser utilizada para interpretar si el motor está prendido o apagado. La figura 6.2.8-4 muestra el dispositivo en uso.

Setenta a ochenta de estos dispositivos han sido instalados en vehículos durante una semana para medir los patrones de partida en vehículos. La figura 6.2.8-5 muestra los resultados de una unidad instalada en un vehículo donde el voltaje en el encendedor se apaga cuando el motor no está operando. La figura cubre un periodo de tiempo de aproximadamente dos días.

6.2.8-5 Ilustración del voltaje registrado en un encendedor durante un periodo de 16 horas


Basándose en los datos como los mostrados en la figura 6.2.8-5, es fácil determinar cuando el motor del vehículo está prendido y cuando está apagado. Existen alrededor de 10 partidas de vehículo mostradas en la figura. El período de reposo observado en la figura va desde los 700 minutos hasta alrededor de 1450 minutos para un tiempo de reposo total de 12.5 horas.

Una pregunta final con respecto a la medición de los patrones de partida en un vehículo es la cantidad de datos a reunir. Por supuesto, mientras mayor sea la cantidad de datos, mejor, pero es muy caro y difícil reunir datos de cada persona en un área metropolitana. Al observar la desviación estándar de muestras horarias de partidas reunidas por el ISSRC en once ciudades internacionales, de modo de mantener los resultados de la muestra dentro del ±15% de los valores reales horarios y lograr nivel de confianza del 95% , 160 dueños de vehículos elegidos al azar debieran ser muestreados. El ISSRC ha utilizado típicamente 80 dispositivos de monitoreo durante una semana por vehículo por un periodo de dos semanas para reunir datos de 160 dueños de vehículos. Debido a fallas de medición, esto típicamente resulta en la obtención de datos de aproximadamente 140 dueños de vehículos. Vale la pena repetir que mientas más datos puedan reunirse, mejor.

También es crítico el asegurarse de que los dueños de vehículos son representativos de la población de vehículos que se muestreará. Esta última restricción puede ser difícil debido a que es tentador utilizar dueños de vehículos que sean de fácil acceso, lo que podría predisponer los resultados.