NTC_4321-II_15-_Oct-09

5/10/2018 NTC_4321-II_15-_Oct-09 - slidepdf.com

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RESUMEN

Estudios y experiencias realizad

Secretaría Distrital de Ambient

Técnica Colombiana NTC 4231.

la primera actualización de esta

En este documento se presenta

las experiencias e información r

cuatro paneles con entidade

representantes de ensamblador

otros participantes.

CONTENIDO

1. Objetivos

2. Definicione

3. Metodologí

4. Especificaci

5. Especificaci

6. Especificaci7. Reporte y al

8. Bibliografía

9. Anexo A

10. Anexo B

11. Anexo C

Propu

PROCE

CARACTERÍSTICAS DE LOS E

NECESARIOS PARA EVALUAR

GENERADAS POR LAS FUENT

CON DIÉSEL. MÉTO

s por la Universidad Nacional de Colombia-Sede B

generan como resultado la segunda actualizació

Con el fin de corregir las inconsistencias y problem

norma.

el contenido propuesto para la segunda actualizaci

ecolectada, socializada y en consenso, mediante l

competentes de regulación, distribuidores d

es de vehículos, asociaciones afines y personal del

a de medición de opacidad

n de los equipos de medición

nes del software

nes del hardware computacionalmacenamiento de resultados

TC 423sta-Segunda Actualizac

Abril de 2

CALIDAD DEL A

IMIENTO DE MEDICIÓ

UIPOS DE FLUJO PARC

LAS EMISIONES DE HU

ES MÓVILES ACCIONAD

O DE ACELERACIÓN LIB

gotá junto a la

n de la Norma

as presentes en

n, producto de

realización de

opacímetros,

ICONTEC, entre



1. OBJETIVOS

La presente norma tiene como objeto establecer la metodología para estimar indirectamente la

emisión de Material Particulado en el humo de escape de los vehículos que operan con ciclo

diesel, mediante las propiedades de extinción de luz que esta emisión presenta. La metodología es

desarrollada en condiciones de aceleración libre, cuyo resultado es comparado con lo establecido

en la reglamentación ambiental vigente.

Así mismo, se establecen las características técnicas mínimas de los opacímetros de flujo parcial,

necesarios para realizar y certificar las mediciones realizadas dentro del desarrollo de los

programas de control de emisiones en fuentes móviles.

2. DEFINICIONES

Para el propósito de esta norma son aplicadas y empleadas las siguientes definiciones:

2.1. Asociadas al objeto de medición

2.1.1. Método de extinción de luz: técnica que implica la medición de la cantidad de luz que nologra atravesar un material. Para fines específicos de esta norma, una columna de humo.

2.1.2. Transmitancia (T): fracción de luz expresada en porcentaje (%), que al ser enviada desde

una fuente, a través de una trayectoria obstruida por humo, llega al receptor del

instrumento de medida.

T = luz transmitida / luz enviada (1)

2.1.3. Opacidad (N): fracción de luz expresada en porcentaje (%) que, al ser enviada desde una

fuente, a través de una trayectoria obstruida por humo, no llega al receptor de

instrumento de medida.

N = luz obstruida / luz enviada (2)

N = 100(1-T) (3)

2.1.4. Ley de Beer-Lambert: expresión matemática que relaciona la opacidad de una columna de

humo, con la longitud de trayectoria óptica efectiva y el coeficiente de extinción de luz

específico del humo.



T=e^(-kL) (4)

N=100(1-e^(-kL)) (5)

En esta relación matemática la opacidad N se interpreta como el porcentaje de luz que la

columna de humo con longitud L, es capaz de obstruir, cuando el humo presenta un

coeficiente de extinción de luz k .

2.1.5. Coeficiente de extinción de luz: capacidad de una sustancia para obstruir el paso de luz a

través de esta, expresada en m^-1. Es una propiedad intensiva del humo, depende del

número de densidad de partículas (partículas/m^3), su distribución y propiedades ópticas,

entre otros.

A partir de la ley de Beer-Lambert (5) se determina el coeficiente de extinción de luz con la

siguiente expresión:

k=(1/L)In(1-N/100) (6)

2.1.6. Longitud de trayectoria óptica efectiva (L): es la longitud existente entre el receptor y el

emisor, en la cual es interceptado el haz de luz por la columna de humo. También

denominada LTOE por sus siglas.

2.2. Asociadas a la naturaleza de la medición

2.2.1. Material Particulado (MP): emisión conformada por partículas sólidas y líquidas de

carácter orgánico e inorgánico que permanecen suspendidas en los productos gaseosos de

escape y en el aire. Químicamente, el MP es una mezcla de alta complejidad. Incluye

carbono del combustible que no es oxidado en el proceso de combustión, en forma tanto

elemental como orgánica. También incluye sulfatos o acido sulfúrico provenientes del

azufre del combustible. Además, se encuentran nitratos, sales de amonio y metales. Se

encuentra asociada a combustión incompleta y mezclas con baja proporción de aire.

2.2.2. Humo: es la suspensión de material particulado en los gases de combustión.

2.2.3. Propiedades ópticas del Material Particulado: son las propiedades que exhibe el material

particulado en su interacción con la luz. Dentro de estas tenemos: absorción, refracción y

reflexión. Estas propiedades dependen de la geometría, rugosidad y composición de

material particulado suspendido en los productos de escape gaseosos. Como consecuencia

de estas propiedades, la intensidad de luz que atraviesa una columna de humo con

material particulado se ve disminuida.

2.3. Asociadas al equipo de medición



2.3.1. Opacímetro: equipo diseñado para medir la opacidad de una corriente de humo o muestra

parcial de esta, mediante el principio de extinción de luz. Para fines de esta norma, se hace

referencia específicamente a los equipos que operan bajo el principio de flujo parcial, o de

muestreo. Estos equipos toman una muestra parcial de la corriente de humo, que es

introducida en una celda o cámara controlada en donde es alojado el emisor y el receptor.

En estos equipos, la LTOE es característica particular de su diseño. Se excluye para fines de

esta norma el uso de equipos de flujo total.

2.3.2. Linealidad del opacímetro: es la medida de desviación máxima absoluta de los valores

reportados por el opacímetro, con respecto a los valores de los filtros de verificación y/o

de referencia disponibles para tal comparación.

2.3.3. Verificación de linealidad: es el procedimiento en el cual se realiza la verificación de la

linealidad del opacímetro. Es un procedimiento rutinario que debe ser realizado antes de

la puesta en operación del equipo (una vez por día). Se realiza utilizando los filtros de

verificación con los que cuenta cada equipo de medición.

2.3.4. Procedimientos de purga y limpieza: son los procedimientos automáticos o manuales que

realiza el equipo antes de iniciar una prueba de opacidad, con el fin de evacuar el humo

remanente dentro de su cámara de medición. Este tipo de procedimientos debe ser

realizado según lo especificado por el fabricante del equipo de medición.

2.3.5. Ajuste inicial: procedimiento automático que realiza el opacímetro después de ser

realizados los procedimientos de purga y limpieza. En este, el equipo asigna los valores

mínimo y máximo en la escala, de forma automática y/o manual. Definidos los puntos

extremos de la escala se realiza una redefinición de la escala.

2.3.6. Comparación y ajuste: procedimiento de comparación y ajuste realizado bajo condiciones

específicas que permite relacionar el resultado entregado por el opacímetro con las

características de extinción de luz del humo que ingresa el equipo. El equipo deberá

someterse a las modificaciones necesarias para que el resultado entregado corresponda

con los valores de los filtros de referencia disponibles, dentro de una tolerancia especifica.

2.3.7. Error máximo permisible: valor extremo del error permitido para el opacímetro.

2.3.8. Hardware: equipo físico con el que cuenta el opacímetro, incluyendo estructura,

elementos de cómputo, sondas, sensores, mecanismos, sistemas eléctricos y electrónicos,

entre otros.



2.3.9. Software de control: programa específico encargado de realizar las rutinas automáticas,

controlar los tiempos de medición, procesamiento de la señal, conversiones matemáticas,

validación y reporte de resultados entre otros.

2.3.10. Sonda de muestreo: elemento que es introducido en el tubo de escape del vehículo en

evaluación, con el objeto de tomar una muestra de los productos de escape para ser

ingresados a la cámara de medición del opacímetro.

2.3.11. Sensor de temperatura: elemento empleado con el objeto de estimar la temperatura de

operación del vehículo en evaluación. Para tal fin, puede medir directamente la

temperatura del aceite del depósito del motor o emplear otra técnica disponible.

2.3.12. Sensor de velocidad de rotación: sensor empleado con el objeto de determinar la

velocidad de rotación del motor, comúnmente medida en revoluciones por minuto (rpm).

2.3.13. Filtros de densidad neutra: materiales de referencia, generalmente cristales de tipo

absorción, que presentan una respuesta constante de extinción de luz dentro de un

intervalo definido de longitudes de onda. Dichos filtros se emplean para verificar la

linealidad del opacímetro y como elementos de comparación para procesos de

comparación y ajuste. Para este último fin, se requiere que los filtros puedan ser

considerados como elementos de referencia, con trazabilidad a un patrón nacional.

2.4. Asociadas al método de medición

2.4.1. Fuente móvil accionada por motor Diesel: fuente de emisiones que por su uso o

propósito esta sujeta a desplazamientos y opera siguiendo el ciclo diesel. Puede operar a

dos y cuatro tiempos.

2.4.2. Centro de diagnóstico automotor (CDA): instalación o local encargado de realizar la

medición de opacidad (entre otras), dentro de los programas de control ambiental de

fuentes móviles. Para estas instalaciones, se hace necesaria la implementación de

mayores restricciones y control en la operación de los opacímetros, al igual que en los

procedimientos de medición seguidos, respecto a otros usuarios.

2.4.3. Prueba de opacidad: prueba de evaluación en la cual se registra el valor de opacidad del

humo emitido por un vehículo sometido a una o más pruebas unitarias de aceleración

libre, para ser comparado con los límites normativos vigentes.

2.4.4. Prueba unitaria de aceleración libre: es la secuencia de aceleraciones necesarias para

determinar el resultado representativo de opacidad para el vehículo en evaluación.



2.4.5. Prueba abortada: prueba que, debido a factores externos a la prueba misma, no puede

llegar a su fin. Para fines de control vehicular establecido por las autoridades

competentes, no genera numeración consecutiva para la emisión del correspondiente

certificado de emisión.

2.4.6. Vehículo rechazado: vehículo cuya prueba llega a su fin y presenta número consecutivo. El

rechazo puede estar asociado al incumplimiento de los requerimientos necesarios para el

vehículo en evaluación, o por incumplimiento de los límites normativos de opacidad

vigentes.

2.4.7. Operario: persona capacitada para realizar la prueba de opacidad. Se presentan dos tipos

de operario: el primero encargado de la operación del opacímetro y ejecución de la

prueba. El segundo, encargado de la operación del vehículo en evaluación.

2.4.8. Temperatura óptima de operación: temperatura de operación del motor a la cual se

obtiene su mejor desempeño, establecida por el fabricante o ensamblador.

2.4.9. Temperatura mínima de operación: temperatura de operación considerada como mínima

para efectuar la prueba de opacidad, sin restricciones. Se establece en 50°C, al ser

estimada por medio de la medición de la temperatura del aceite de lubricación o cualquier

método adecuado y disponible.

2.4.10. Velocidad mínima de rotación (ralentí): velocidad mínima de rotación del motor,

necesaria para mantener en operación y sin carga el motor. Corresponde a la posición

“Neutro” para transmisión manual y “Parqueo” para transmisión automática, sin accionar

el acelerador. Es un parámetro especificado por el fabricante del motor.

2.4.11. Velocidad máxima de rotación (gobernada): velocidad máxima de rotación que puede

alcanzar el motor antes de que se produzca la reducción o corte del suministro de

combustible. Es la velocidad máxima permisible para evitar daños por sobre-revoluciones

del motor. Es un parámetro especificado por el fabricante del motor.

2.4.12. Sistema de control de velocidad de rotación: sistema encargado de controlar la velocidad

máxima y mínima de rotación del motor. Es de naturaleza mecánica o electrónica, según la

tecnología con la que cuente el motor.

3. METODOLOGIA DE MEDICIÓN DE OPACIDAD

3.1. Procedimientos previos

3.1.1. Condiciones ambientales



Las condiciones ambientales pueden afectar los resultados de la prueba de opacidad, por lo cual

debe verificarse el complimiento de las siguientes condiciones:

a. Temperatura ambiente entre 10°C y 50°C.

b. Humedad relativa entre 40% y 80%.

c. En caso de ser realizada en un recinto de pruebas, este debe contar con buena ventilación,

evitándose la acumulación de gases de escape, que puede afectar el resultado de la

prueba y la salud de los operarios.

d. Cuando los valores de temperatura y humedad estén fuera de los parámetros antes

establecidos, se deben registrar los valores de estas variables. En todo caso la temperatura

ambiente no podrá ser inferior a 5°C ni superior a 55°C y la humedad relativa no podrá ser

inferior a 30% ni superior a 90%

3.1.2. Preparación del equipo de medición

Antes de ser realizada la prueba de opacidad, el equipo debe realizar los siguientes

procedimientos (a menos que se indique lo contrario), sin los cuales no deberá permitir la

realización de la prueba de opacidad.

3.1.2.1. Indicar en pantalla el requerimiento de que la sonda debe estar fuera del tubo de escape,

o dar garantía de que esto se cumple antes de ser realizadas las rutinas de purga, limpieza

y calentamiento. Requerimiento obligatorio para CDA y operativos de control.

3.1.2.2. El equipo debe realizar las rutinas de calentamiento especificadas por el fabricante de

forma automática. No debe permitir la realización de mediciones hasta la culminación de

dichas rutinas. Requerimiento obligatorio para CDA y operativos de control.

3.1.2.3. El equipo debe realizar las rutinas de purga y limpieza necesarias, de forma automática o

manual. No debe permitir la realización de mediciones hasta no terminar estos

procedimientos. Requerimiento obligatorio para CDA y operativos de control.

3.1.2.4. El equipo debe verificar automáticamente el valor mínimo (0%) y máximo (100%) en la

escala, comparándolos con valores de referencia propios, los cuales son determinados en

las rutinas de ajuste inicial (numeral 3.1.2.5.).

En caso de presentarse desviaciones superiores a +/- 1% en la escala de opacidad para

alguno de estos dos puntos, el software de control no debe permitir la realización de la

prueba de opacidad. Ante esta situación, deben realizarse nuevamente los procedimientos

de purga y limpieza, y luego las rutinas de ajuste inicial (numeral 3.1.2.5.), antes de una

nueva verificación de valores mínimo y máximo.



3.1.2.5. Las rutinas de ajuste inicial se ejecutan después de garantizada la realización de los

procedimientos de purga y limpieza (3.1.2.3.). En estas rutinas automáticas son ajustados

los valores mínimo y máximo, y se realiza una redefinición de la escala en el software de

control.

a. Ajuste del valor mínimo en la escala (0%): el equipo debe ajustar su valor mínimo en la

escala, 0 %, con una tolerancia de +/-1% de opacidad, ante la ausencia de cualquier

obstrucción entre el emisor luminoso y el receptor del equipo. Esta condición es

garantizada con los procedimientos de purga y limpieza previos.

b. Ajuste del valor máximo en la escala (100%): el equipo debe ajustar su valor máximo en la

escala, 100 %, con una tolerancia de +/-1% de opacidad, ante la obstrucción total al paso

de luz entre el emisor luminoso y el receptor del equipo.

c. Redefinición de la escala: este procedimiento implica que el software de control, después

de tener determinados los valores mínimo y máximo de la escala, debe definir una línearecta entre estos puntos, dentro de la cual se encuentren cien (100) divisiones, cada una

correspondiente a 1 % de opacidad. Esta redefinición de la escala es necesaria para que el

ajuste relativo del 0 % y el 100 % de opacidad no generen desviaciones en los resultados

entregados.

3.1.2.6. El software de control debe solicitar el ingreso de los datos de registro del vehículo en

evaluación. La información mínima debe ser la siguiente:

a. Vehículos matriculados: información establecida en el numeral 7.

b. Vehículos no matriculados: VIN o serial.

3.1.3. Inspección y preparación inicial del vehículo

Sobre el vehículo deben ser verificados los siguientes aspectos, algunos de carácter visual,

otros realizados con la ayuda del opacímetro, el software de control y sus accesorios.

Dejándose constancia en el certificado cuales de estos no son satisfechos.

3.1.3.1. Si el vehículo posee transmisión manual, ésta debe estar en posición neutro y el pedal de

embrague debe estar libre, durante toda la prueba de opacidad.

3.1.3.2. Si el vehículo posee transmisión automática, esta debe estar en posición de parqueo. Si la

transmisión no presenta esta opción, deberá ubicarse en la posición de neutro, durante

toda la prueba de opacidad.

3.1.3.3. Las ruedas del vehículo deben estar bloqueadas o el vehículo debe estar inmovilizado para

evitar que se ponga en movimiento durante la prueba, poniendo en peligro a los

asistentes y operarios.



3.1.3.4. El sistema de aire acondicionado debe estar apagado.

3.1.3.5. Si el vehículo posee freno de motor o de escape, estos deben desactivarse.

3.1.3.6. Todo sistema de precalentamiento del aire de admisión debe estar apagado.

3.1.3.7. Debe verificarse visualmente la correcta operación del sistema de refrigeración, en caso

de presentarse anomalías se aborta la prueba. Si no pueden ser solucionados los

problemas antes de la siguiente prueba, el vehículo es rechazado por operación

inadecuada.

3.1.3.8. Debe verificarse la presencia y correcta instalación del filtro de aire, en caso de no

cumplirse con este requerimiento se aborta la prueba. Si no pueden ser solucionados los

problemas antes de la siguiente prueba, el vehículo es rechazado por operación

inadecuada.

3.1.3.9. Deben estar desactivados todos aquellos dispositivos instalados en el motor o en el

vehículo que alteren las características normales de velocidad de giro y que tengan como

efecto la modificación de los resultados de la prueba de opacidad o que impidan su

ejecución adecuada. En caso de no cumplirse con este requerimiento se aborta la prueba.

Si no pueden ser desactivados antes de la siguiente prueba, el vehículo es rechazado por

operación inadecuada.

3.1.3.10. El software de control deberá solicitar la realización de una aceleración suave, con el fin

de determinar la correcta operación de los sistemas de control de velocidad de giro del

motor. En caso de evidenciarse la incorrecta operación de este sistema o su ausencia, se

emitirá concepto de rechazo, debido a presentar deficientes condiciones de operación.

3.1.3.11. El software de control deberá registrar los valores de la velocidad mínima (ralentí) y

máxima (gobernación). Estos valores deberán compararse con las tablas o bases de datos

definidas por la autoridad competente. En caso de que los valores registrados se

encentran fuera de los intervalos establecidos, se rechaza el vehículo, por presentar malas

condiciones de operación.

3.1.3.12. El software de control deberá solicitar la realización de una aceleración súbita, en la cual

el acelerador es accionado afondo en un tiempo igual o inferior a 1s. Si el vehículo no

alcanza la velocidad de gobernación registrada previamente con una variabilidad de +/-

100 rpm en menos de 5s, se repite la aceleración dos veces más. Si en ninguna de estas

aceleraciones se alcanza la velocidad de gobernación en el tiempo indicado, se rechaza el

vehículo, debido a presentar condiciones deficientes de operación.



3.1.3.13. El opacímetro debe registrar la temperatura de operación del vehículo con el fin de

establecer la correcta operación del mismo. Esta temperatura es estimada por medio de la

medición del aceite de lubricación u otros métodos disponibles. En esta inspección se

pueden presentar tres circunstancias:

a. En caso de que la temperatura registrada por el equipo sea superior o igual a 50°C,

se realiza la prueba. No obstante, es responsabilidad del operario del vehículo

garantizar que se alcance la temperatura óptima de operación en el momento de

ser realizada la prueba.

b. En caso de que la temperatura registrada por el equipo sea inferior a 50°C, la

prueba puede realizarse, bajo las siguientes consideraciones. Se registra la

temperatura inicial y final de la prueba unitaria de aceleración. Si se presenta una

diferencia igual o superior a 10°C entre estas temperaturas, la prueba unitaria es

abortada. Se realiza una prueba unitaria más. Si se presenta este fenómeno

nuevamente, se rechaza el vehículo por operación incorrecta.

c. En caso de no permitirse el registro de la temperatura, la prueba puede ser

realizada, dejando constancia en el certificado emitido, que es responsabilidad del

operario del vehículo que éste se encuentre en la temperatura óptima de

operación en el momento de la prueba.

3.1.3.14. Se debe verificar que no existan fugas en el tubo de escape, silenciador, tapa de llenado

del tanque de combustible, tapa de llenado del aceite del motor, deposito de aceite

(cárter) y en las uniones al múltiple de escape o alguna salida adicional a las de diseño,

que provoquen una dilución o fuga de los gases del escape. Así mismo, no deben

presentarse fugas significativas de aceite en el depósito (cárter) y demás dispositivos

esenciales para la correcta operación del motor. En caso de que alguna de estas

circunstancias se presente, se emite concepto de rechazo del vehículo.

3.1.3.15. Cumplidos los requerimientos descritos en los numerales 3.1., el equipo mostrará en

pantalla un mensaje indicando al operario que realiza la prueba que puede introducir la

sonda dentro del tubo de escape.

3.1.3.16. Una vez ingresada la sonda de muestreo, deben garantizarse las siguientes condiciones:

a. La punta o cabezal de la sonda de muestreo debe ubicarse garantizando una

posición contra corriente, es decir paralela y en dirección opuesta al flujo de los

gases de escape.

b. En caso de múltiples salidas de escape, se realiza la medición únicamente en una

de ellas, con base en los siguientes criterios:



Si no existe diferencia apreciable entre el nivel de opacidad del escape que sale de

cada salida del escape múltiple, se debe medir el humo de la salida de escape que

permita instalar más fácilmente el opacímetro. Esta determinación debe tomarse

por observación visual.

Si existe una diferencia apreciable entre el nivel de humo proveniente de cada una

de las salidas del escape, se debe ingresar la sonda del opacímetro y efectuar la

prueba de opacidad sobre la salida de escape que por observación visual parezca

tener el mayor nivel de opacidad.

3.2. Medición de opacidad.

3.2.1. Prueba de opacidad

Una prueba de opacidad consta de la inspección y verificación de requerimientos de la sección 3.1.

y la aplicación de un máximo de tres (3) pruebas unitarias de aceleración.

En caso de no ser satisfechos los requerimientos de validación o de ejecución de la prueba al cabo

de tres (3) pruebas unitarias de aceleración, y descartando errores asociados al opacímetro y a los

operarios, se emitirá concepto de rechazo al vehículo.

3.2.2. Prueba unitaria de aceleración

Una prueba unitaria de aceleración es la secuencia de cuatro (4) aceleraciones súbitas, acotadas

por las velocidades mínima y máxima recomendadas por el fabricante. En esta prueba unitaria de

aceleración, las cuatros (4) aceleraciones son registradas, descartando la primera y empleando las

tres (3) restantes para el cálculo del resultado final de opacidad.

El operario del vehículo debe desarrollar la siguiente secuencia asistida por el opacímetro:

a. Oprimir completamente el acelerador en un tiempo menor o igual a 1s, lo cual se verifica

visualmente por el operario del equipo o auxiliar encargado. Sostener el acelerador

totalmente oprimido hasta alcanzarse la velocidad de gobernación.

El opacímetro indicará el punto de inicio de la aceleración y verificará que las revoluciones

de gobernación se alcance en menos de 5s a partir del accionamiento del acelerador. En



caso de no satisfacerse este tiempo, el opacímetro abortará la prueba unitaria de

aceleración.

b. Alcanzada las revoluciones de gobernación y verificada por el opacímetro, debe

mantenerla durante 3s. Esta secuencia es asistida por el opacímetro, el cual detectará el

punto en que es alcanzada la velocidad máxima y contabilizará la permanencia en esta.

c. Garantizados los 3s las revoluciones de gobernación el operario liberara el acelerador para

que el motor regrese a las revoluciones mínimas. El opacímetro indicará en qué punto es

liberado el acelerador.

d. Una vez liberado el acelerador deben transcurrir 15s antes de iniciar la siguiente

aceleración súbita. El opacímetro deberá contabilizar este tiempo e indicar en que punto

es iniciada la siguiente aceleración súbita.

Esta secuencia puede observarse con claridad en el diagrama de la Figura 1.

Figura 1. Prueba unitaria de aceleración

El opacímetro controlará el desarrollo de la prueba, registrando las velocidades durante cada ciclo

de aceleración, y comparando estos valores con los registrados en la preparación del vehículo de

acuerdo con el numeral 3.1.3.10. Se permitirá una variabilidad máxima de +/- 100 rpm. Así mismo,

para cada una de las cuatro (4) aceleraciones se registrará la tasa de aceleración, de acuerdo con

lo estipulado en el numeral 3.1.3.11. En caso de presentarse un incumplimiento de estos

requerimientos se abortará la prueba unitaria de aceleración.

3.2.3. Registro de datos

Máxima

Mínima

Máximo 5s 3s 15s

Velocidad de giro

[rpm]

Tiempo [s]

1 2 3 4

0



El opacímetro registrará, de manera continua, toda la prueba unitaria de aceleración, desde el

punto inicial (0) hasta el punto final de la aceleración cuatro (4). No obstante, en caso de no ser

posible este registro continuo por ningún método disponible, los intervalos sin registro están

comprendidos entre el segundo 13 y el 15 después de ser liberado el acelerador, para cada una de

las cuatro aceleraciones. Se cuenta con 2 segundos, suficientes para el procesamiento de los datos

antes de iniciar el nuevo registro.

Esta secuencia de registro se observa en el diagrama de la Figura 2.

Figura 2. Secuencia de registro

3.2.4. Criterios de validación de la prueba de opacidad

Al ser finalizada una prueba unitaria de aceleración, el opacímetro deberá validar

automáticamente los resultados por medio de los siguientes criterios:

a. La diferencia aritmética entre el valor mayor y menor de opacidad de las tres (3)

aceleraciones empleadas para calcular el valor final no debe exceder el 5% de opacidad.

b. Al finalizar la prueba unitaria de aceleración, la desviación del cero no debe exceder el +/-

1% de opacidad. Para esto es necesario que la sonda del equipo sea retirada del tubo de

escape. En caso de que el equipo cuente con controladores de entrada del humo, este

procedimiento se debe realizar automáticamente.

Una vez satisfechos los criterios descritos se considerará como válido el resultado final.

Máxima

Mínima

13s

Velocidad de giro

[rpm]

Tiempo [s]

1 2 3 4

2s

0



3.2.5. Pruebas de opacidad no válidas

En caso de no satisfacerse al menos uno de los criterios de validación expuestos en el numeral

3.2.4. se abortará la prueba unitaria de aceleración.

Además, pueden presentarse las siguientes circunstancias:

a. En caso de incumplimiento del criterio a del numeral 3.2.4. en tres (3) pruebas unitarias de

aceleración consecutivas, se emitirá el concepto de rechazo, debido al mal funcionamiento

del vehículo.

b. En caso de no cumplirse el criterio b del numeral 3.2.4., es necesario realizar la verificación

de los valores mínimo y máximo de la escala siguiendo el procedimiento establecido en el

numeral 3.1.2.4., antes de ser realizada la siguiente prueba unitaria de aceleración. Si se

presentan desviaciones fuera de las establecidas, es necesario realizar los procedimientos

de purga y limpieza (3.1.2.3.), seguidos de las rutinas de ajuste inicial (numeral 3.1.2.5.).

c. En caso de presentarse incumplimiento del criterio b del numeral 3.2.4. en tres (3) pruebas

unitarias de aceleración consecutivas, la prueba de opacidad debe ser abortada y repetida

hasta que se hayan resuelto las posibles anomalías del opacímetro.

3.2.6. Cálculo y reporte de resultado final de la prueba de opacidad

Habiéndose cumplido los criterios del numeral 3.2.4, se deben considerar los resultados como

válidos y se realizará el cálculo y reporte del resultado final de la prueba de opacidad.

El resultado final es el promedio aritmético de los valores de las tres (3) últimas aceleraciones de la

prueba unitaria. Estos valores son determinados por medio de la aplicación del los procedimientos

descritos en el Anexo A.

Específicamente para CDA y operativos de control, el software de control del opacímetro debe

comparar el resultado final de la prueba de opacidad con lo establecido en la reglamentación

ambiental vigente, y de acuerdo con dicha comparación, deberá emitir el certificado de

aprobación o rechazo del vehículo en los términos y características establecidas por la autoridad

competente.

4. ESPECIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN

En esta sección se describen las especificaciones requeridas para los opacímetros destinados a

realizar pruebas de opacidad según la metodología propuesta en esta norma.



4.1. REQUISITOS GENERALES

Para realizar la prueba de opacidad se requiere el uso de un opacímetro que debe tener las

siguientes unidades funcionales:

a. Un opacímetro de flujo parcial, que cumpla todos los requerimientos expuestos en esta

norma.

b. Una unidad de procesamiento de datos capaz de realizar las funciones descritas en los

Anexos A y B, que además permita controlar la ejecución de la prueba. Específicamente

para CDA y operativos de control, deberá almacenar los resultados en medio magnético e

imprimir los certificados de aprobación o rechazo de la prueba.

c. Dispositivos de impresión, registro y transmisión de los datos requeridos por la autoridad

ambiental correspondiente, específicamente para CDA y operativos de control.

Las unidades funcionales pueden integrarse en un solo componente o suministrarse como un

sistema de componentes conectados entre sí.

4.2. REQUISITOS ESPECÍFICOS

4.2.1. Unidad de medición

El opacímetro entregará los resultados en unidades de opacidad, en la escala de 0 a 100, referida a

una LTOE de 430 mm. El equipo debe realizar el cálculo automático para entregar los resultados

con base en esta LTOE, según se describe en el Anexo B.

4.2.2. Linealidad

El opacímetro no debe presentar errores superiores a +/- 1% de opacidad, cuando sean verificados

mínimo 4 (cuatro) puntos en la escala total. Los puntos de verificación deben ser: máximo de la

escala (100%), mínimo de la escala (0%) y dos valores intermedios. La separación mínima de estos

puntos debe ser de 15% de opacidad, con el fin de verificar el comportamiento general de la

escala, sin obviar secciones. Para CDA y operativos de control, si se supera el error máximo,

deberá ser corregido de forma inmediata. En caso contrario, el software de control del equipo no

debe permitir la realización de pruebas de opacidad.

4.2.3. Desviación del cero



El equipo debe presentar una desviación del cero inferior a +/- 1% de opacidad cada hora. Para

CDA y operativos de control, es indispensable que el equipo realice automáticamente la

verificación de este aspecto.

Así mismo, el software de control del equipo debe revisar la desviación del cero al finalizar cada

prueba unitaria de aceleración, como parte de los criterios de validación expuestos en el numeral

3.2.4 b).

4.2.4. Tiempo de respuesta general

El tiempo total de respuesta del opacímetro debe ser 0,5 s +/- 0,015 s. Se define como el tiempo

transcurrido entre el momento en el cual el registro de la opacidad alcanza 10% de la escala total y

el momento en el cual dicho registro alcanza el 90% de la escala total, como respuesta a un

cambio de 0% a 100% en la opacidad de humo que toma menos de 0,01 s.

4.2.5. Procesamiento de resultados

Debido a que el tiempo general del instrumento es inferior al tiempo de respuesta específico de

cada equipo, debido a su tecnología y manufactura, es necesaria la implementación de un filtro de

señal, adecuado para generar el retraso necesario. El filtro de señal implementado debe ser

pasabajos de segundo orden.

Una vez filtrada la señal, el software de control deberá determinar el valor máximo para cada una

de las cuatro (4) aceleraciones realizadas en la prueba unitaria de aceleración.

4.2.6. Sensor, fuente y detector

4.2.6.1. Fuente de luz. La fuente de luz debe ser una lámpara incandescente con una temperatura

de color en el rango de 2800 K a 3250 K, o un diodo emisor de luz (LED) verde con un pico

espectral entre 550 nm y 570 nm.

4.2.6.2. Detector de luz. El detector de luz debe ser una fotocelda o un fotodiodo (con un filtro

óptico, si es necesario). En el caso de una fuente luminosa incandescente, el detector debe

presentar una respuesta espectral de pico en el intervalo de 550 nm a 570 nm y debe

tener una reducción gradual en la respuesta a valores menores al 4 % del valor de

respuesta pico por debajo de 430 nm y por encima de 680 nm.



4.2.6.3. Paralelismo del haz luminoso. Los rayos del haz luminoso deben ser paralelos dentro de

una tolerancia de 3° del eje óptico. El detector y el sistema óptico debe diseñarse de modo

tal que no se vea afectado por rayos de luz directos o indirectos con un ángulo de

incidencia superior a 3° en el eje óptico.

4.2.6.4. Sistema auxiliar. Cualquier sistema adicional al sistema óptico, como por ejemplo aquellos

que se emplean para proteger la fuente luminosa y el detector del contacto directo con los

gases de escape, como la purga de humo. Debe diseñarse para minimizar cualquier efecto

desconocido en la LTOE. Para los opacímetros especificados en esta Norma, el fabricante

debe dar cuenta de cualquier efecto de los sistemas auxiliares, al especificar la LTOE del

opacimetro.

4.2.6.5. Tasa de muestreo y digitalización de datos. La tasa de muestreo y digitalización de las

unidades de procesamiento de datos por parte del sensor debe ser de al menos 20 Hertz.

4.2.7. Sonda de muestreo de gases de escape

4.2.7.1. Tubería de muestreo. La tubería de muestreo de los gases de escape debe tener la

longitud, el material y las características especificadas por el fabricante. No son permitidas

modificaciones y/o alteraciones de las características de fábrica.

4.2.7.2. Cabezal de muestreo. El cabezal de muestreo debe estar diseñado para tomar la muestra

en contracorriente y de forma paralela al flujo de gases de escape. Además, debe

garantizar una separación mínima de 5mm entre la punta de la sonda de muestreo y la

pared del tubo de escape. Sólo son permitidas las puntas de la sonda de muestreo

especificadas por el fabricante, excluyéndose así cabezales con alteraciones de estas

características de fábrica.

4.2.8. Sensores periféricos

4.2.8.1. Sensor de temperatura. El opacímetro debe contar con un sensor adecuado para la

estimación de la temperatura de operación del motor. El sensor debe estar acoplado al

software de control, con el fin de realizar las notificaciones especificadas en el numeral

3.1.3.12. El error máximo permisible para este sensor es de +/- 2°C.

4.2.8.2. Sensor de velocidad de giro. El opacímetro debe contar con un sensor de velocidad de

giro acoplado al software de control, con el fin de realizar las inspecciones iníciales

(numeral 3.1.3.) y el control sobre la prueba unitaria de aceleración (numeral 3.2.2.). El

error máximo permisible para este sensor es de 2%, para una velocidad de giro medida en

revoluciones por minuto (rpm).



4.2.9. Filtros de densidad neutra

Los filtros de densidad neutra empleados para verificación de linealidad deben tener un

valor conocido, con una incertidumbre máxima de 2% de opacidad. Este valor debe

revisarse y corregirse al ser comparado con materiales de referencia trazables a un patrón

nacional primario.

En caso de no contarse con materiales de referencia trazables, el valor de opacidad de los

filtros empleados para verificación de linealidad y procedimientos de comparación y

ajuste, deberá sustentarse con certificados emitidos por un laboratorio o entidad de

metrología acreditada. Estos certificados deberán especificar como mínimo: el número de

serie del filtro, el valor nominal, la incertidumbre, el método de medición, la fecha de

expedición y el plazo de caducidad (en caso de existir).

Estos filtros, por sus características constructivas, son propensos a desgaste y a adquirir

suciedad, por lo cual deben estar sujetos a buenas prácticas de uso y limpieza, así como a

verificaciones periódicas de su valor nominal. La entidad competente respecto a estas

mediciones definirá los intervalos de verificación.

4.3. MATENIMIENTO Y COMPARACIÓN Y AJUSTE DEL OPACIMETRO

El mantenimiento al opacímetro se debe realizar de acuerdo con las recomendaciones del

fabricante. Los procedimientos de comparación y ajuste y corrección deben ser realizados con

material de referencia trazable a un patrón nacional. En caso de no contarse con este material, se

realizará con los filtros de densidad neutra especificados en el numeral 4.2.9.

Específicamente para CDA y operativos de control, los equipos deben identificar cualquier error de

linealidad o ajuste en los procedimientos de verificación de linealidad en los siguientes casos:

• al iniciar una jornada de trabajo

• al realizar la verificación de escala mínima y máxima al inicio de una prueba unitaria de

aceleración

• al realizar la verificación de la desviación del cero al término de una prueba unitaria de

aceleración, y

• al verificar la desviación del cero cada hora.

En caso de presentarse desviaciones superiores a lo estipulado en por lo menos alguna de estos

procedimientos, el equipo debe imposibilitar la realización de pruebas hasta ser solucionadas las



anomalías. Si éstas no son resueltas mediante las rutinas de limpieza, purga y similares, el equipo

debe someterse a las rutinas correctivas y de mantenimiento necesarias.

Para CDA y operativos de control, es obligatorio tener los manuales de operación y mantenimiento

del opacímetro en el sitio de medición, disponibles para uso de los operarios y consulta de las

autoridades.

5. ESPECIFICACIÓNES DEL SOFTWARE

(Aspectos específicos para CDA y operativos de control)

5.1. Sistema operativo

Las características del sistema operativo deben ser definidas por el ensamblador del equipo o por

el diseñador del software de control. No obstante, el sistema operativo debe garantizar capacidad

de multifunción y de comunicación con todo tipo de ambientes, y permitir la transmisión de

información en formato ASCII con encriptación (definida por la autoridad competente).

5.2. Secuencias funcionales mínimas

El software de control debe garantizar el desarrollo automático y secuencial de las funciones

relacionadas con: la preparación y ejecución de la prueba de opacidad, el cumplimiento de los

requerimientos funcionales y estructurales del opacímetro para efectuar una adecuada toma y

análisis de la muestra, el almacenamiento, la transferencia de la información y la impresión de los

resultados de la prueba.

Como mínimo debe garantizar el desarrollo automático y secuencial de las siguientes funciones:

a. Acceso del operario mediante una clave.

b. Ingreso de información básica, como la identificación del vehículo, del usuario y los datos

de la prueba (fecha, ciudad, hora, dirección, etc.). Los datos relacionados con la

identificación del CDA deben aparecer automáticamente en la pantalla, ya que esta

información debe ser registrada al momento de instalar el software de control en el

opacímetro.

c. Ejecución de las secuencias relacionadas con la preparación del equipo de medición,

preparación del vehículo y procedimiento de medición, definidas en los numerales 3.1 y

3.2 de la presente norma, respectivamente.



d. Ejecución de los procedimientos del opacímetro, en relación con la realización del cero

automático, las necesidades de comparación y ajuste, requisitos sobre el tiempo de

calentamiento, bloqueos automáticos, notas informativas, entre otros.

El software de control debe permitir la realización de estas pruebas, chequeos y requisitos de

forma automática, presentando mensajes en la pantalla que instruyan de manera adecuada y

conveniente al operario, y bloqueando las demás funciones cuando sea necesario y hasta tanto no

se hayan realizado los procedimientos o funciones indicadas, de acuerdo con lo establecido en la

presente Norma.

5.3. Características generales del software de control

El software de control debe tener la capacidad de producir resultados de configuración múltiple en

formato de archivo plano encriptado (ASCII), para ser entregado a la autoridad ambiental

competente de modo directo, vía módem o a través de Internet.

El software de control debe mostrar en su pantalla el número asignado al CDA autorizado, el serial

y marca del opacímetro, la cantidad de certificaciones realizadas, fecha y hora actual, y versión del

programa.

Así mismo, debe generar un procedimiento para obtener copias de seguridad, las cuales deben

cumplir los requisitos definidos por la autoridad competente.

5.4. Características de seguridad proporcionadas por el software de control

El software de control debe incluir características de seguridad para el equipo, los programas, la

información almacenada y en general para la prueba, de manera que asegure la mayor

confiabilidad en la realización de la misma.

Como mínimo, el software de control, debe:

a. Impedir la visualización de los resultados de la prueba, hasta tanto estos no hayan sido

encriptados, impresos, y grabados en el disco duro.

b. Impedir el acceso al sistema operativo, a la raíz del disco duro o a cualquier programa de

exploración de contenido del disco duro o de los programas, e impedir la eliminación o

modificación de cualquier resultado de la prueba, programas o archivos almacenados.

c. Permitir el acceso al opacímetro y a su operación únicamente a los operarios autorizados,

mediante de la asignación de contraseñas.



d. Impedir la realización de las pruebas cuando el equipo no haya alcanzado sus condiciones

requeridas de calentamiento y estabilidad, temperatura de operación y, en general, todos

aquellos requisitos de la presente Norma, hasta tanto los mismos no estén dentro de los

parámetros fijados.

e. No permitir el funcionamiento del opacímetro, es decir, mantener automáticamente

bloqueado el equipo, hasta tanto no se verifique la capacidad de recibir y almacenar

información en el disco duro, advirtiendo al operario, a través de aviso en pantalla, sobre

la falta de capacidad de almacenamiento.

f. Evitar que se adicionen o modifiquen los registros de las bases de datos almacenadas en el

disco duro, en forma manual o automática, mediante la utilización de disquete, disco

compacto, memoria USB, Internet o cualquier otro dispositivo de almacenamiento. Si esto

ocurriese, el software de aplicación no debe permitir el inicio de la operación del equipo.

g. Llevar un registro de la fecha (año, mes, día) y hora en la cual se realizó la copia de

seguridad de la información que la autoridad competente defina como necesaria. Estos

datos hacen parte de la información por reportar a la autoridad competente.

h. A petición de la autoridad ambiental, activar un bloqueo automático en la secuencia de

prueba, cuando se haya intentado alterar o violar los programas o archivos del software

de control.

i. Permitir el ingreso de la secuencia numérica de los certificados de aprobación oficiales.

j. Llevar un control automático sobre el número de certificados (aprobados y rechazados)

expedidos, que permita descontar o debitar cada uno de los certificados de aprobación

expedidos de los ingresados originalmente, y evitar la expedición de aprobaciones o

rechazos adicionales cuando se hayan agotado los certificados ingresados originalmente

de manera secuencial.

k. Asignar un nuevo número consecutivo a los duplicados de certificados de una medición

anterior, el cual reemplazará al anterior y conservará los resultados de la prueba original.

l. Comprobar la presencia y la debida conexión y comunicación con el computador de al

menos una impresora.

m. Tomar un registro completo (fecha, hora y demás información que se haya digitado) cada

vez que una prueba haya sido abortada.



n. Para efectos de lo establecido en los anteriores ítems, los proveedores o fabricantes de

equipos deben proporcionar un código de seguridad a la respectiva autoridad competente

o a quien ésta designe para el control y auditoría de los equipos.

o. En caso de falla del equipo, sólo se podrá restaurar la información a partir de los archivos

de seguridad, bajo el control de la autoridad ambiental competente.

p. La protección de los resultados de la prueba, los archivos, los programas e infraestructura

física podrán contar, además de las características de seguridad proporcionadas por el

software de aplicación, con sistemas electromecánicos de protección adicionales.

6. ESPECIFICACIONES DEL HARDWARE COMPUTACIONAL

(Aspectos específicos para CDA y operativos de control)

El hardware computacional debe soportar el funcionamiento del software de control propuesto,

de tal manera que cuente con los dispositivos necesarios para manejar configuración múltiple en

formato de archivo plano (ASCII), y pueda establecer comunicación con un servidor remoto.

Así mismo, se debe contar con los dispositivos necesarios para registrar, almacenar y mantener la

información de manera segura, según los requisitos establecidos por la autoridad competente, y

para asegurar un funcionamiento autónomo durante el tiempo definido, también, por la autoridad

competente.

7. UTILIZACION DEL EQUIPO

El equipo especificado en esta norma sólo puede ser empleado en las labores propias de control

de humos, cuando haya sido aprobado para este fin por la autoridad competente, y debe ser de

utilización exclusiva para esta labor.

Además no se debe permitir el autoarranque por programas obtenidos independientemente por

terceros o desde cualquier tipo de dispositivos o periférico.

8. REPORTE Y ALMACENAMIENTO DE RESULTADOS

El software de aplicación y el hardware del medidor de humos deben permitir, comomínimo, el registro de la información de las Tablas 1 a 6, para ser remitidos a la autoridadambiental competente, en los términos que ésta requiera.

Tabla 1. Datos del centro de diagnóstico automotor

Descripción Longitud Tipo de llenado Observaciones



BYTES

Número del CDA 4 AU

Nombre del CDA 40 AU

NIT o CC 10 AU

Dirección 40 AU Emplear abreviaturas

definidas por Catastro

Nacional o autoridadcompetente

Teléfono 1 7 AU

Teléfono 2 7 AU

Ciudad 5 AU Emplear código de

ciudades asignado por el

DANE o autoridad

competente

Número de resolución expedida por

la autoridad ambiental competente

4 AU

Fecha Resolución 10 AU AAAA/MM/DD

AU Automático (llenado automáticamente por el programa)

CDA Centro de diagnostico automotriz

AAAA/MM/DD Año mes día

Tabla 2. Datos del medidor de humos

DescripciónLongitud

BYTESTipo de llenado Observaciones

Serie del medidor 10 AU

Marca medidor 10 AU

Nombre del programa 20 AU

Operador que realiza la prueba 3 AU Código por listado

Versión del programa 5 AU



Tabla 3. Datos de la prueba



Número de consecutivo de la prueba 6 AU

Fecha de realización de la prueba 10 AU AAAA/MM/DD

Hora de inicio de la prueba 5 AU HH:MM

Hora de finalización de la prueba 5 AU HH:MM

Fecha de aborto de la prueba 10 AU

Hora de aborto de la prueba 5 AU

Causa del aborto de la prueba 1 E Código por listado deposibles causas.Estas causas son:

− No cumplir la tasa deaceleración

− Diferencia superior a 100rpm respecto al registro.

− Desviación mayor al 1%al finalizar la prueba



− Diferencia mayor a 5%entre resultados de laprueba unitaria deaceleración.

− Variación en latemperatura al finalizarla prueba


E Escogencia


HH:MM Hora-minutos

Tabla 4. Datos del propietario del vehículo



Nombre completo / razón social 40 D

Tipo de documento 1 E Según listado emitido por

la autoridad ambiental

competente

Número del documento de

identificación

10 D

Dirección 40 D Emplear abreviaturas

definidas por Catastro

Nacional o autoridad

competente

Teléfono 7 D

Ciudad 5 E Emplear código de

ciudades asignado por el

DANE o autoridad

competente

E Escogencia (A partir de listados propios del programa)

D Digitar (Para ser digitados por el operador)



Tabla 5. Datos del vehículo



Marca 3 E Según códigos listado

definido por autoridad

ambiental competenteLínea 3 E Según códigos listado

definido por autoridad

ambiental competente

Año modelo 4 E ó D

Placa 6 D

Cilindraje en cm3

4 D

Clase de vehículo 2 E Según códigos definidos

por el Ministerio de

Transportes

Servicio 1 E Según códigos definidos

por el Ministerio de

Transportes

Número de motor 15 D

Numero VIN o serie 17 D

Número Licencia de tránsito (tarjeta

de propiedad)

16 D

Modificaciones al motor 1 E

Potencia del motor

(valor necesario solo para reporte de

resultados en porcentaje de opacidad)

3 A*

E Escogencia (A partir de listados propios del programa)

D Digitar (Para ser digitados por el operador)

A Automático (asignado por el sistema)

* Este valor solo será digitado de acuerdo con lo especificado en el numeral 3.2.6

Tabla 6. Resultados de las pruebas



Comprobación de funcionamiento del

gobernador

1 E

rpm velocidad gobernada medida 4 AU

Temperatura de aceite del motor 3 AU

rpm en ralentí 4 AU

Resultados ciclo preliminar 2 AU

Resultados primer ciclo 2 AU

Resultados segundo ciclo 2 AU

Resultados tercer ciclo 2 AU

Resultados final del ensayo

(promedio de los tres ciclos finales de

prueba)

2 AU

Inspección visual:

-Presencia y operación del filtro del 1 E



aire

- Desactivar dispositivos que alteren

la velocidad del motor o el resultado

de opacidad.

- Correcta operación del sistema de

refrigeración.

- Anomalias según numeral 3.1.3.14:

Fugas tubo de escape

- Fugas en el silenciador

- Presencia tapa llenado combustible

- Presencia tapa aceite motor

- Salidas adicionales a las del diseño

1

1

1

1

1

E

E

E

E

E

Continúa . . .



Tabla 6. (Final)



Causas de rechazo (cuando este

evento sucede)

1 E Código por listado deposibles causas.

Estas causas son:

− falla en inspección visualpreliminar (véasenumeral 3.3.1 ));

− el gobernador de labomba de inyección nolimita la velocidad delmotor;

− Durante la medición nose alcanza la velocidadgobernada antes de 5segundos (3 intentos)

− Incumplimiento develocidad del motorsegún base de datos.

−Consecución de 3abortos.

− Incumplimiento de nivelesmáximos permitidos porla autoridad competente.


E Escogencia

9. BIBLIOGRAFIA

SAE J 1667:1996 Snap-Acceleration Smoke Test Procedure for Heavy-Duty Diesel Powered

Vehicles.

ISO 11614: 1999 (First edition)Reciprocating internal combustión compression-ignition engines -

Apparatus for measurement of the opacity and fordetermination of the light absorption

coefficient of exhaust gas.

ISO/DIS 8178-10:2001 Reciprocating Internal Combustion Engines. Exhaust Emission

Measurement. Part.10 Test Cycles and Test Procedures for Field Measurement of Exhaust Gas

Smoke Emissions from Compression Ignition Engines Operating Under Transitory Conditions.

NTC 4231: 2002 (Primera actualización) Calidad del aire. Procedimiento de medición y

características de los equipos de flujo parcial necesarios para evaluar las emisiones de humo

generadas por las fuentes móviles accionadas con Diesel. Método de aceleración libre.

NTC 3711:1995 Reglas para redondeo de valores numéricos.



La señal entregada por el senso

de los siguientes requerimiento

a. El tiempo de respuesta t

b. El valor máximo de opac

c. Este valor máximo de o

d. El valor promedio para l

aceleraciones de la prue

A.1 TIPO DE FILTRO DE SEÑAL

Para garantizar la repetitividad

empleado es el iltro pasabajos

El tiempo de respuesta del filt

físicos y eléctricos del opacímetr

Norma.

Para fines de esta Norma, seorden.

A.2 EJEMPLO DE APLICACIÓN

A continuación se describe un al

Bessel. Es el filtro recomendad

respuesta generales de 0,500 s

Propu

Pro

Algoritmo de filt

empleado para calcu

de hu

r de opacidad debe ser procesada, garantizando e

:

otal del instrumento debe ser 0,5 s +/- 0,015 s.

idad para cada aceleración debe ser determinado.

acidad debe ser referido a 430 mm.

s valores máximos de opacidad de las últimas tres

ba unitaria debe ser calculado.

entre diferentes opacímetros, el tipo de filtro

e segundo orden.

o debe ser tal que, sumado a los demás tiempo

o, se cumpla con el tiempo de respuesta total espe

ecomienda emplear un filtro pasabajos tipo Bes

goritmo de filtro digital pasabajos de segundo orde

para ser empleado en el diseño de opacímetros

e la forma requerida en esta Norma.


Abril de 2

Anexoesamiento de Señ

o de segundo ord

lar un valor máxim

o promedio en 0,

l cumplimiento

(3)

de señal a ser

s de respuesta

cificado en esta

el de segundo

n (2 polos) tipo

on tiempos de



Se recomienda el tipo de filtro Bessel puesto que permite el paso de todas las señales que no

cambian mucho con el tiempo y bloquea efectivamente todas las señales con componentes de alta

frecuencia. Sus características de fase lineal también le posibilitan un retardo constante sobre una

escala de frecuencia limitada. También permite el paso de las formas de onda transitorias con

distorsión mínima cuando se emplea como filtro de tipo promedio corriente. Se seleccionó un

método digital debido a la relativa facilidad de implantación de un algoritmo de software en la

mayoría de los opacímetros. No obstante, también pueden usarse filtros análogos Bessel que

empleen los circuitos electrónicos adecuados.

A.2.1 Abreviaturas

B = constante de parámetro Bessel. Equivale a (((5^0.5) -1)/2).

f c = frecuencia de corte Bessel empleada para controlar la respuesta filtrada.

te = tiempo de respuesta eléctrica del opacímetro (segundos).

tf = tiempo de respuesta del filtro (segundos).

tFd = tiempo de respuesta de filtro deseada (segundos).

tp = tiempo de respuesta física deseada (segundos).

t10 = tiempo de ensayo cuando la respuesta de salida a una respuesta de incremento de entrada es

igual al 10% de la entrada de incremento.

t90 = tiempo de ensayo cuando la respuesta de salida a una respuesta de incremento de entrada es

igual al 10% de la entrada de incremento.

Δt = tiempo entre dos valores de opacidad almacenados (periodo de muestreo en segundos)

Xi = entrada de filtro Bessel en número de muestra (i)

Xi-1 = entrada de filtro de Bessel en el numero de muestra (i-1)

Xi-2 = entrada de filtro de Bessel en el numero de muestra (i-2)

Yi = salida de filtro de Bessel en el numero de muestra (i)

Yi-1 = salida de filtro de Bessel en el numero de muestra (i-1)

Yi-2 = salida de filtro de Bessel en el numero de muestra (i-2)

A.2.2 Diseño de un filtro pasabajos Bessel

El diseño de un filtro digital de pasabajos Bessel de 0,5 s es un proceso de múltiples etapas que

puede involucrar varios cálculos iterativos para determinar coeficientes. Esta sección ofrece un

método para determinar la cantidad deseada de filtro para los opacímetros con diferentes

tiempos de respuesta eléctrica y física, o diferentes tasas de muestreo. Los filtros Bessel se

pueden diseñar de manera que se acomoden a los diseños de filtro que presenten tiempos de

respuesta que vayan de 0,01 a 0,5 s y tasa de digitalización de 50Hz y más.

Se recomienda realizar todos los cálculos de filtro Bessel en unidades de opacidad en pro de la

consistencia entre opacímetros. Si se requiere reportar el resultado del opacímetro en unidades

de densidad, se puede emplear la ley Beer-Lambert para convertir los resultados finales de



opacidad en resultados de densidad. Se recomienda realizar esta conversión sólo después de que

se hayan realizado todas las ecuaciones de filtro Bessel debido a la no linealidad de la ley de Beer-

Lambert.

A.2.2.1 Cálculo del tiempo de respuesta del filtro deseado (T Fd )

Antes de diseñar un filtro digital Bessel, es necesario determinar el tiempo de respuesta física (tp),

para el medidor de humo pertinente. Estos parámetros son necesarios a fin de lograr un tiempo de

respuesta general de 0,5 s. En algunos medidores de flujo parcial esto puede requerir de datos

experimentales.

TFd = ( (0,5^0.5) – ((tp^0.5) + (te ^0.5)) )^0.5

A.2.2.2. Cálculo de frecuencia de corte de filtro de Bessel (Fc)

El tiempo de respuesta de filtro Bessel (tF) se define como el tiempo en el cual la señal de salida (Yi)

alcanza el 10% (Y10) y el 90% (Y90) de un incremento de entrada de escala máxima (Xi) que ocurre

en un tiempo inferior a 0,01 s. La diferencia en tiempo entre el 90% de la repsuesta (t90) y el 10%

del tiempo de la respuesta (t10) del tiempo de la respuesta (t10) define el tiempo de respuesta (tF)

Entonces,

(tF) = (t90) – (t10)

Para que el filtro opere en forma adecuada, el tiempo de respuesta de filtro (tF) debería

encontrarse dentro del 1% del tiempo de respuesta deseado (tFd), esto es:

[(tF) – (tFd)] < ( 0,01 * (tFd))

A fin de crear un filtro donde tF se aproxime a tFd, se debe determinar la frecuencia de corte

adecuada (f c). Se trata de un proceso iterativo de selección sucesiva de mejores valores de (f c)

hasta que

[(tF) – (tFd)] < [0,01 * (tFd)]

El primer paso del proceso consiste en calcular un primer valor intuitivo para f c empleando lo

siguiente

f c = π / (10 * tFd)

Entonces, se calculan los valores de de B, Ω, C y K por medio de las siguientes ecuaciones;

B = 0,618034



Ω = 1 / (tan (π * Δt * f c))

C = 1 / (1 + (Ω * ((3*B)^0.5)) + B * (Ω ^ 0.5))

K = 2 * C * [ B * (Ω ^ 0.5) – 1] -1

Δt = tiempo entre dos valores de opacidad almacenados ( es decir, período de muestreo

(segundos)).

Entonces, se emplean los valores de K y C en la siguiente ecuación con el fin de calcular la

respuesta del filtro Bessel a la entrada de determinado incremento. Debido a la naturaleza

recursiva de la siguiente ecuación, se emplean los valores de X y Y enunciados a continuación, para

comenzar el proceso.

Yi = Yi-1 + C * [ Xi + 2 * Xi-1 + Xi-2 – 4 * Yi-2] + K * (Yi-1 – Yi-2)

Donde:

Xi = 100

Yi-1 = 0

Xi-2 = 0

Yi-1 = 0

Yi-2 = 0

Se calcula Yi para valores sucesivos de Xi = 100 hasta que el valor de Yihaya sobrepasado el 90% de

la entrada del incremento Xi. La diferencia de tiempo entre la respuesta del 90% (t90) y la respuesta

del 10% (t10) define el tiempo de respuesta (tF) para dicho valor de (f c). Puesto que los datos son

digitales, se puede requerir de interpolación lineal para calcular con precisión t10 y t90.

Si el tiempo de respuesta no se acerca lo suficiente al tiempo de respuesta deseado, es decir, si

[(tf -(tFd)] > [ 0,01 * tFd]

entonces de debe repetir el proceso iterativo con un nuevo valor de f c, las variables tf y f c son

aproximadamente proporcionales entre si, de modo que se recomienda seleccionar el nuevo f c con

base en la diferencia entre tF y tFd.

A.3 DETERMINACIÓN DEL VALOR MÁXIMO DE OPACIDAD

El equipo debe utilizar el valor máximo del conjunto de datos para cada una de las cuatro (4)

aceleraciones de la prueba unitaria de aceleración. Para garantizar la determinación correcta de



este valor, es necesario que el equipo registre la prueba unitaria de aceleración según lo descrito

en el numeral 3.2.3.

Para cada aceleración, dentro de una prueba unitaria de aceleración validada según el criterio del

numeral 3.2.4 a), el equipo debe determinar el valor máximo considerando la colección de datos

comprendidos entre el inicio de la aceleración y el momento en el cual terminan los 15 s de

recuperación y sostenimiento de velocidad mínima, antes de la siguiente aceleración. En caso de

ser necesario tiempo para el procesamiento, la recolección de datos deberá extenderse hasta

terminar el segundo 13, empleado los segundos 14 y 15 para procesamiento, según lo estipulado

en el numeral 3.2.3.

A.4 DETERMINACIÓN DEL RESULTADO FINAL DE LA PRUEBA DE OPACIDAD

Con los tres valores máximos determinados según el numeral A.3 y validados según el criterio del

numeral 3.2.4 b), se determina el resultado final, que corresponde al promedio aritmético de estos

tres (3) valores.



Introducción

Fundamentalmente, todos los

columna de humo ó una muest

de humo en unidades de opa

necesario reportar la longitud

especificar por completo las ca

material particulado en los gase

La opacidad que presentan los

la medición.

Con el fin de estandarizar estos

vigentes, todos los valores de

referidos a 430 mm, definida co

Al medir opacidad empleando

opacidad deben referirse a la LT

En este Anexo, se describe la fo

unidades de reporte estándar, e

B.1 Expresión de Beer-Lambert

Como se definió en el num

transmitancia, el coeficiente d

expresión:

A partir de la relación entre t

descrita por la siguiente expresi

Propu

Aplicación de conversi

opacímetros miden la transmitancia de la luz a

ra de gas que contiene material particulado. Si se

idad, como se especifica en esta norma, enton

de trayectoria óptica efectiva (LTOE) asociada,

racterísticas de extinción de luz asociadas a la co

de escape.

ases de escape es una función de la LTOE emplea

resultados y permitir su comparación con los lím

opacidad reportados dentro del marco de esta

o LTOE estándar.

una LTOE que sea diferente a la LTOE estándar,

OE estándar, empleando la relación de Beer-Lambe

rma como se deben corregir los valores de opaci

mpleando la relación de Beer-Lambert.

ral 2.1.4, la relación de Beer-Lambert permit

extinción de luz y la LTOE, como se observa

T=e^(-kL) (B.1)

ransmitancia y opacidad, la relación entre estos

n:


Abril de 2

Anexo

nes a los resultad

de opacid

través de una

reporta el nivel

es también es

con el fin de

ncentración de

a para realizar

ites de emisión

Norma estarán

los valores de

rt (5).

ad medidos en

relacionar la

e

n la siguiente

parámetros es



N=100(1-e^(-kL)) (B.2)

Por medio de la expresión B.2 se establecen los pasos para determinar un valor de opacidad

referidos a la LTOE estándar.

Una vez definida la opacidad N m [%] como el resultado entregado por el equipo después de aplicar

el filtro de señal y promediar los tres valores máximos, determinada en una LTOE Lm [m] propia

del opacímetro (especificada por el fabricante) se ejecutan los siguientes pasos:

1- Se determina el coeficiente de extinción de luz k m [m^-1] propio del humo, por medio de

la siguiente expresión:

k m=(1/ Lm )*In[1-(Nm /100)] [m^-1] (B.3)

2- Una vez determinado el coeficiente de extinción de luz k m [m^-1], se obtiene la opacidad

N [%] referida a la LTOE estándar Ls [m] , de la siguiente manera:

N=100(1-e^(- k m* Ls )) [%] (B.4)

Definida Ls como 0,430 m, la expresión B.4 toma la siguiente forma:

N=100(1-e^(- k m* 0,430)) [%] (B.5)

La expresión B.5 nos permite determinar el resultado final que debe ser reportado por el equipo,

el cual será comparado con los límites de emisión vigentes, para así, emitir un concepto de

rechazo o conformidad del vehículo en evaluación.

Para fines de procesamiento de datos, se recomienda realizar primero el filtrado de la señal (filtro

pasabajos de segundo orden), luego determinar el valor máximo de cada aceleración, luego el

valor promedio y sobre este valor realizar la corrección descrita en este Anexo.

B.2. Otras correcciones

Para fines comparativos, puede ser necesario el reporte de opacidad referida a otra LTOE

diferente a la LTOE estándar especificada en esta Norma. En tal caso, se siguen los pasos 1 y 2 del

numeral B.1, con la diferencia de que se emplea una LTOE L [m] particular con base en la cual se

desee el reporte de resultados.



C.1 Diagrama de ejecución de u

Propu

na prueba de opacidad


Abril de 2

Anexo

Diagram



C.1 Diagrama de características generales del software de control

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