El control de emisiones vehiculares es el estudio de la reducción de las emisiones producidas por los vehículos de motor , especialmente los de combustión interna .
Se ha demostrado que las emisiones de muchos contaminantes del aire tienen diversos efectos negativos sobre la salud pública y el medio ambiente natural . Las emisiones que son los principales contaminantes de preocupación incluyen:
A lo largo de las décadas de 1950 y 1960, varios gobiernos federales, estatales y locales de los Estados Unidos realizaron estudios sobre las numerosas fuentes de contaminación del aire. En última instancia, estos estudios atribuyeron una parte importante de la contaminación del aire al automóvil y concluyeron que la contaminación del aire no está limitada por fronteras políticas locales. En ese momento, las regulaciones mínimas de control de emisiones que existían en los EE. UU. se promulgaban a nivel municipal y, ocasionalmente, estatal. Las ineficaces regulaciones locales fueron reemplazadas gradualmente por regulaciones estatales y federales más completas. En 1967, el Estado de California creó la Junta de Recursos del Aire de California y, en 1970, se estableció la Agencia Federal de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Ambas agencias, así como otras agencias estatales, ahora crean y hacen cumplir regulaciones de emisiones para automóviles en los Estados Unidos. Al mismo tiempo se desarrollaron e implementaron agencias y regulaciones similares en Canadá , Europa occidental , Australia y Japón .
El primer esfuerzo para controlar la contaminación de los automóviles fue el sistema PCV (ventilación positiva del cárter) . Esto atrae los vapores del cárter, pesados en hidrocarburos no quemados (un precursor del smog fotoquímico ) hacia el tracto de admisión del motor, de modo que se queman en lugar de liberarse sin quemar desde el cárter a la atmósfera. La ventilación positiva del cárter se instaló por primera vez de forma generalizada por ley en todos los automóviles nuevos modelo 1961 vendidos por primera vez en California. Al año siguiente, Nueva York lo exigió. En 1964, la mayoría de los automóviles nuevos vendidos en los EE. UU. estaban equipados con ese equipamiento y rápidamente el PCV se convirtió en equipo estándar en todos los vehículos del mundo. [3]
Las primeras normas legisladas sobre emisiones de escape (tubo de escape) fueron promulgadas por el Estado de California para el año modelo 1966 para los automóviles vendidos en ese estado, seguido por los Estados Unidos en su conjunto en el año modelo 1968. También en 1966, se realizó el primer ciclo de prueba de emisiones. promulgada en el Estado de California que mide las emisiones del tubo de escape en PPM (partes por millón). Los estándares se fueron endureciendo progresivamente año tras año, según lo dispuesto por la EPA.
Para el año modelo 1974, los estándares de emisiones de los Estados Unidos se habían endurecido tanto que las técnicas de desafinación utilizadas para cumplirlos reducían seriamente la eficiencia del motor y, por lo tanto, aumentaban el uso de combustible. Las nuevas normas de emisiones para el año modelo 1975, así como el aumento en el uso de combustible, obligaron a la invención del convertidor catalítico para el postratamiento de los gases de escape. Esto no era posible con la gasolina con plomo existente , porque los residuos de plomo contaminaban el catalizador de platino. En 1972, General Motors propuso al Instituto Americano del Petróleo la eliminación de los combustibles con plomo para los automóviles de los modelos 1975 y posteriores. [ cita necesaria ] La producción y distribución de combustible sin plomo fue un desafío importante, pero se completó con éxito a tiempo para los automóviles modelo 1975. Todos los automóviles modernos están ahora equipados con convertidores catalíticos y el combustible con plomo ya no se vende en las estaciones de servicio en la mayoría de los países del Primer Mundo. El combustible de carreras con plomo está disponible en pequeñas cantidades en algunos proveedores, pero es legal sólo para uso todoterreno.
Antes del año modelo 1981 en los Estados Unidos, los fabricantes de vehículos de pasajeros se enfrentaron a los desafíos de su historia de cumplir con las nuevas regulaciones de emisiones, cómo cumplir con los requisitos mucho más restrictivos de la Ley de Aire Limpio (Estados Unidos) según la enmienda de 1977. . Por ejemplo: para afrontar este desafío, General Motors creó un nuevo "Centro de proyectos de sistemas de control de emisiones" (ECS) ubicado por primera vez en el edificio de ingeniería de bujías AC en Flint, Michigan. Su propósito era "tener la responsabilidad general del diseño y desarrollo del sistema catalizador de tres vías de circuito cerrado carborado e inyectado con combustible, incluidos los controles electrónicos relacionados, medición de combustible, control de chispas, control de velocidad de ralentí, EGR, etc., actualmente planificado hasta 1981. " [4] [5] [6]
Las agencias encargadas de implementar las normas sobre emisiones de escape varían de una jurisdicción a otra, incluso en el mismo país. Por ejemplo, en los Estados Unidos, la responsabilidad general pertenece a la EPA, pero debido a requisitos especiales del Estado de California, las emisiones en California están reguladas por la Junta de Recursos del Aire . En Texas, la Comisión de Ferrocarriles de Texas es responsable de regular las emisiones de los motores de combustión rica alimentados con GLP (pero no de los motores de combustión rica alimentados con gasolina).
La Unión Europea tiene control sobre la regulación de las emisiones en los estados miembros de la UE; sin embargo, muchos estados miembros tienen sus propios organismos gubernamentales para hacer cumplir e implementar estas regulaciones en sus respectivos países. En resumen, la UE forma la política (fijando límites como el estándar de emisiones europeo ) y los estados miembros deciden cómo implementarla mejor en su propio país.
En el Reino Unido, las cuestiones relativas a la política medioambiental son "poderes transferidos", de modo que algunos de los países constituyentes las tratan por separado a través de sus propios órganos gubernamentales creados para ocuparse de las cuestiones medioambientales:
Sin embargo, muchas políticas a nivel de Reino Unido están a cargo del Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales (DEFRA) y todavía están sujetas a las regulaciones de la UE.
En Irlanda del Norte no se realizan pruebas de emisiones de vehículos diésel durante las ITV desde hace 12 años, a pesar de ser un requisito legal. [8]
Para los diseñadores de sistemas era muy importante cumplir con los requisitos de emisiones utilizando una cantidad mínima de material catalizador ( platino y/o paladio ) debido a problemas de costo y suministro. El "Centro de Proyectos de Sistemas de Control de Emisiones" de General Motors debía "seguir los planes operativos establecidos por los Centros de Proyectos anteriores (GM). Los elementos exclusivos del "Centro de Proyectos de Sistemas de Control de Emisiones" (eran):
El ("Centro de Proyectos de Sistemas de Control de Emisiones") (tenía) siete tareas que realizar, de modo que se pusiera en producción un sistema de emisiones que cumpliera con todas las leyes federales existentes sobre emisiones y economía de combustible.
Estos trabajarán con las divisiones de automóviles para:
La implementación del sistema (debía) realizarse por etapas a lo largo de tres años. En el año modelo 1979. Los vehículos de California con motores de 2,5, 2,8 y 3,5 litros tendrán un sistema CLCC. En el año modelo 1980, los vehículos vendidos en California y los motores de 3,8 y 4,3 litros vendidos a nivel federal tendrán CLCC y, finalmente, en el año modelo 1981, todos los automóviles de pasajeros tendrán el sistema. Los camiones ligeros y medianos de California también pueden utilizar el sistema C-4. Si bien los sistemas de 1979 y 1980 son muy similares, el sistema de 1981 (segunda generación) se diferenciará en que puede incluir sistemas de control del motor adicionales (es decir, sincronización electrónica del encendido, control de velocidad de ralentí, etc.)
El sistema de control de emisiones que se está desarrollando ha sido denominado C-4, que significa convertidor catalítico controlado por computadora. El sistema C-4 abarca los sistemas de control de carburador de circuito cerrado (CLCC) y de inyección del cuerpo del acelerador (TBI). "" [4] [5] [6]
La eficiencia del motor se ha mejorado constantemente con un diseño mejorado del motor, sincronización de encendido más precisa y encendido electrónico , medición de combustible más precisa y gestión computarizada del motor .
Los avances en la tecnología de motores y vehículos reducen continuamente la toxicidad de los gases de escape que salen del motor, pero estos por sí solos generalmente han demostrado ser insuficientes para cumplir los objetivos de emisiones. Por tanto, las tecnologías para desintoxicar los gases de escape son una parte esencial del control de emisiones.
Uno de los primeros sistemas de control de emisiones de escape desarrollados es la inyección de aire secundaria. Originalmente, este sistema se usaba para inyectar aire en los puertos de escape del motor para proporcionar oxígeno para que los hidrocarburos no quemados y parcialmente quemados en el escape terminaran de quemarse. La inyección de aire se utiliza ahora para favorecer la reacción de oxidación del convertidor catalítico y para reducir las emisiones cuando el motor arranca en frío. Después de un arranque en frío, un motor necesita una mezcla de aire y combustible más rica que la que necesita a la temperatura de funcionamiento , y el convertidor catalítico no funciona de manera eficiente hasta que alcanza su propia temperatura de funcionamiento. El aire inyectado aguas arriba del convertidor favorece la combustión en el tubo de escape, lo que acelera el calentamiento del catalizador y reduce la cantidad de hidrocarburos no quemados emitidos por el tubo de escape.
En los Estados Unidos y Canadá, muchos motores de vehículos de 1973 y posteriores (de 1972 y posteriores en California) tienen un sistema que dirige una cantidad medida de escape al tracto de admisión en condiciones de funcionamiento particulares. El escape no quema ni apoya la combustión, por lo que diluye la carga de aire/combustible para reducir las temperaturas máximas de la cámara de combustión. Esto, a su vez, reduce la formación de NOx .
El convertidor catalítico es un dispositivo colocado en el tubo de escape que convierte los hidrocarburos, el monóxido de carbono y los NOx en gases menos nocivos mediante el uso de una combinación de platino, paladio y rodio como catalizadores . [14]
Hay dos tipos de convertidor catalítico, uno de dos vías y otro de tres vías. Los convertidores de dos vías fueron comunes hasta la década de 1980, cuando los convertidores de tres vías los reemplazaron en la mayoría de los motores de automóviles. Consulte el artículo sobre convertidor catalítico para obtener más detalles.
Las emisiones evaporativas son el resultado de los vapores de gasolina que se escapan del sistema de combustible del vehículo. Desde 1971, todos los vehículos estadounidenses han tenido sistemas de combustible completamente sellados que no expulsan directamente a la atmósfera; Los mandatos para sistemas de este tipo aparecieron simultáneamente en otras jurisdicciones. En un sistema típico, los vapores del tanque de combustible y la ventilación de la taza del carburador (en vehículos con carburador) se conducen a recipientes que contienen carbón activado . Los vapores se absorben dentro del recipiente y, durante ciertos modos operativos del motor, se aspira aire fresco a través del recipiente, arrastrando el vapor hacia el motor, donde se quema.
Algunos estados de EE.UU. también están utilizando una tecnología que utiliza luz infrarroja y ultravioleta para detectar emisiones cuando los vehículos pasan por la vía pública, eliminando así la necesidad de que los propietarios acudan a un centro de pruebas. La detección de destellos de luz invisible de gases de escape se utiliza comúnmente en áreas metropolitanas [15] y se está volviendo más conocida en Europa. [dieciséis]
En muchos casos, los resultados de las pruebas de emisiones de vehículos individuales se compilan para evaluar el rendimiento de las emisiones de varias clases de vehículos, la eficacia del programa de pruebas y de otras regulaciones relacionadas con las emisiones (como cambios en las formulaciones de combustible) y para modelar los efectos de emisiones de automóviles en la salud pública y el medio ambiente.
Las emisiones de escape se pueden reducir haciendo uso de propulsión de vehículos limpia. Los modos más populares incluyen vehículos híbridos y eléctricos . En diciembre de 2020 [update], China tenía el mayor stock del mundo de turismos eléctricos enchufables legales para carreteras con 4,5 millones de unidades, lo que representa el 42% del stock mundial de coches enchufables. [17] [18]
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) Véase el anexo estadístico, págs. 247-252 (véanse los cuadros A.1 y A.12).