RETROFIT Y DESEMPEÑO AMBIENTAL VEHICULAR

DIRECCION GENERAL DE GESTION DE LA CALIDAD DEL AIRE Y RETC

30 de Junio de 2009

INTRODUCCIONINTRODUCCION

Una de las principales causas del deterioro de la calidad del aire en nuestras ciudades es el uso

de vehículos automotores para transportar personas y materiales.

Casi todos los automóviles, camiones y autobuses que se mueven por todo el territorio nacional utilizan hidrocarburos derivados del

petróleo como combustibles.

INTRODUCCIONINTRODUCCION

a. Contaminantes criterio y precursores(CO, NOx, SO2, PM10, PM2.5, NH3)

b. Gases de efecto invernadero(CO2, CH4, N2O)

c. Contaminantes tóxicos(en los EE.UU., 188 contaminantes con efectos como cáncer)

Efectos negativos en la calidad de vida(congestionamiento y sedentarismo)

La quema de estos hidrocarburos genera una gran variedad de gases y partículas contaminantes, que por sus efectos a la salud pública o su contribución al efecto invernadero es necesario controlar.

ZMVM – Fuentes de emisión, 2006 ZMVM – Fuentes de emisión, 2006

0%

20%

40%

60%

80%

100%

NOX PM2.5 SO2 COV PM10 NH3

Categoría de Fuente

Po

rcen

taje

de

con

trib

uci

ón

Fuentes móviles Fuentes puntuales Fuentes de área Vegetación y suelos

Fuente: Elaborado con datos del Inventario de Emisiones ZMVM 2006 (Preliminiar)

Contribución por categoría al total de emisiones de partículas y precursores

ZMVM – Emisiones de las fuentes móviles, 2006ZMVM – Emisiones de las fuentes móviles, 2006

0%

20%

40%

60%

80%

100%

COV NOx SO2 PM10 PM2.5 NH3

Contaminante

Po

rce

nta

je d

e c

on

trib

uc

ión

Autos Particulares Taxis Combis Microbuses Pick Up

Vehículos ≤ 3 Ton Tractocamiones Autobuses Vehículos > 3 Ton Motocicletas

Fuente: Elaborado con datos del Inventario de Emisiones ZMVM 2006 (Preliminiar)

Contribución por sub-categoría a las emisiones de partículas y precursores

SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONESSISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES

La mayor parte de las emisiones contaminantes se generan por vehículos que de origen no cuentan con sistemas de control de emisiones, así como a la escasa cultura del mantenimiento.

SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES (vehiculos ligeros a gasolina)(vehiculos ligeros a gasolina)

El convertidor catalítico se considera como un dispositivo eficiente para el tratamiento de los gases de combustión, al reducir las emisiones contaminantes de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos no quemados (HC) y óxidos de nitrógenos (NOx), y así dichos gases pueden ser transformados de compuestos tóxicos a otros menos dañinos a la salud

Es un equipo anticontaminante compuesto de platino, paladium y rodium, y se ubica en el tubo de escape; su propósito es convertir el monóxido de carbono (CO) en dióxido de carbono (CO2), los hidrocarburos en vapor de agua y reducir los óxidos de nitrógeno (NOx) en nitrógeno (N2) y oxígeno libre (O2), es decir, en gases no ofensivos. En Estados Unidos lo garantizan por ley (EPA) 8 años (80,000 millas). En México se garantiza por 2 años.

SIN CONVERTIDOR

CON CONVERTIDOR

La detección de convertidores en mal estado se logra mediante el siguiente algoritmo:

CO mayor a 0.3% yO2 mayor a 0.4% yCO2 menor a 14.0%

Beneficios al evaluar el Convertidor Catalítico

DESCRIPCIÓN DEL RETROFITDESCRIPCIÓN DEL RETROFIT

Para los vehículos que no cuentan con equipos de control de emisiones de origen existe la posibilidad de instalarles sistemas anticontaminantes, esto se define como Retrofit.

DESCRIPCION DEL RETROFITDESCRIPCION DEL RETROFIT

En la flota vehicular nacional existen 4 estratos tecnológicos y entre éstos 3 pueden ser retroadaptados al uso de convertidor catalítico. además de la sustitución del convertidor catalítico en aquellos vehículos que cuentan con ésta tecnología instalada de origen:

a) Vehículos de carburador

c) Vehículos de inyección electrónica, sin convertidor catalítico.

b) Vehículos de carburador, con convertidor catalítico

de 2 vías.

DESCRIPCION DEL RETROFITDESCRIPCION DEL RETROFIT

a)Vehículos con carburador:Se incorpora un sistema de circuito cerrado y la instalación de un

convertidor catalítico de tres vías

b) Vehículos con carburador y convertidor catalítico de 2 vías.

Se pueden presentar situaciones en las que únicamente se requiera de la sustitución del convertidor catalítico de 2 vías por el de 3 vías, o la incorporación del circuito cerrado junto con el convertidor catalítico.

c) Vehículos con inyección electrónica, sin convertidor catalítico.

Sólo se requiere la incorporación del convertidor catalítico y en

algunos casos la incorporación del circuito cerrado.

DESCRIPCION DEL RETROFITDESCRIPCION DEL RETROFIT

Para los vehículos que cuenten con convertidor catalítico instalado de origen, su reemplazo una vez terminada su vida útil, es una estrategia que puede resultar en reducciónes de emisión considerables, a un menor costo que la retoadaptación.

DESCRIPCION DEL RETROFITDESCRIPCION DEL RETROFIT

El Retrofit para vehículos de carburador (figura x) se compone por un convertidor catalítico de 3 vías, un sensor de oxígeno, un microprocesador o módulo de control y una electro-válvula. Éstos tres últimos tienen como función mantener una relación aire-combustible cercana a la estequiométrica* ya que bajo esta condición se obtiene el desempeño óptimo del convertidor catalítico. A la operación en su conjunto de los elementos mencionados se le denomina circuito cerrado

* La relación estequiométrica en un motor a gasolina es cuando se tiene una proporción de 14.7 partes de aire por una parte de combustible

Retrofit para vehículos de carburador

EXPERIENCIA EN MEXICOEXPERIENCIA EN MEXICO

Incorporación de tecnologías de control de emisiones en México

1960-19721960-1972 Válvula de ventilación positivaVálvula de ventilación positiva

19721972 CanisterCanister

1973-19771973-1977 Encendido electrónico Encendido electrónico

1978-19801978-1980 Sistemas de compensación de alturaSistemas de compensación de altura

1981-19841981-1984 Encendido a través de microprocesadorEncendido a través de microprocesador

1985-19891985-1989 Inyección electrónica de combustibleInyección electrónica de combustible

19911991 Convertidor catalítico de dos víasConvertidor catalítico de dos vías

19931993 Convertidor catalítico de tres víasConvertidor catalítico de tres vías

REDUCCION DE EMISIONES EN RETROFIT DEREDUCCION DE EMISIONES EN RETROFIT DE VEHICULOS LIGEROSVEHICULOS LIGEROS

1.- Primera medición de emisiones.

Se realizó la primer medición de gases, sin realizarle modificación alguna (mantenimiento o re-calibración de los parámetros de

operación).

2.- Segunda medición o línea base.

Para la obtención de la línea base se retiro el Retrofit y se afinaron con respecto a los datos del fabricante para efectos de garantizar

la operación estequiométrica.

3.- Tercera medición.

Se re-instaló el Retrofit a los vehículos y posteriormente se realizaron las mediciones.

REDUCCION DE EMISIONES EN RETROFIT DEREDUCCION DE EMISIONES EN RETROFIT DE VEHICULOS LIGEROSVEHICULOS LIGEROS

RESULTADOSRESULTADOS

COMPROMISOS DE MÉXICO ANTE COMPROMISOS DE MÉXICO ANTE EL PROTOCOLO DE MONTREALEL PROTOCOLO DE MONTREAL

RESULTADOSRESULTADOS

COMPROMISOS DE MÉXICO ANTE COMPROMISOS DE MÉXICO ANTE EL PROTOCOLO DE MONTREALEL PROTOCOLO DE MONTREAL

RESULTADOSRESULTADOS

EXPERIENCIA RETROFIT EN MEXICO

Emisiones anuales no emitidas

MODELO MARCA

FACTORES DE EMISIONEMISIONES ANUALES NO

EMITIDAS

CO RED HC RED NOX RED HC [KG] CO [KG] NOX [KG]

1981 RAMBLER 30.85 1.33 0.80 241.39 10.37 6.23

1992 GOLF 11.44 1.44 0.87 89.50 11.30 6.82

1991 PICKUP 41.09 3.71 0.29 321.53 29.00 2.23

1989 TSURU 7.02 1.29 1.98 54.93 10.06 15.48

1982 MARQUIS 34.38 1.97 1.21 269.03 15.39 9.44

1980 MUSTANG 74.92 0.90 -0.99 586.22 7.06 -7.72

1993 ICHI-VAN 25.31 0.59 0.20 198.06 4.58 1.56

Promedio 251.52 12.54 4.86

EXPERIENCIA RETROFIT EN MEXICOEXPERIENCIA RETROFIT EN MEXICO

Conclusiones

En los vehículos evaluados se lograron importantes reducciones en las emisiones de monóxido de carbono (45%), hidrocarburos (34%) y en óxidos de nitrógeno (51%) de los vehículos que participaron en la evaluación del Retrofit, no obstante se presenta una pérdida de potencia del 25%, muy parecida al comportamiento de otras tecnologías como lo es el uso de combustibles alternos.

EXPERIENCIA RETROFIT EN MEXICOEXPERIENCIA RETROFIT EN MEXICO

Lecciones aprendidasLecciones aprendidas

1.El Retrofit de Convertidor Catalítico puede ser una estrategia muy valiosa para flotas en donde el uso del convertidor catalítico no esté muy extendido.

2.En el caso de nuestro país se estima que un 34% de toda la flota en circulación no cuenta con este sistema, en la Ciudad de México esta cifra alcanza sólo el 12% por lo que la aplicacioón de Retrofit de convertidor catalítico tendría un impacto limitado.

3.Una estrategia de sustitución de convertidores catalíticos agotados más que una campaña de retrofit sería de mucho mayor utilidad.