230 emisión de gases de escape

Service.

Programa autodid谩ctico 230

Emisiones de gases de escape de veh铆culos Composici贸n, reducci贸n, normas, ...

Fundamentos

Es cada vez más frecuente, que en la documentación de formación se mencionen y analicen las emisiones de escape de los más variados motores, sistemas y vehículos. Sobre todo, el Lupo 3L TDI ha reflejado la actualidad de este tema, demostrando que los avances en los desarrollos no sólo se deben a la legislación, sino también a la industria del automóvil, y especialmente a Volkswagen AG. También la discusión político-ecológica en torno al automóvil del nuevo milenio se centra en tres temas:

Por ello queremos informarle de un modo muy completo, con este Programa autodidáctico, acerca del tema de las emisiones de gases de escape en vehículos.

El contenido no sólo se limita a la técnica de los vehículos, sino que también ofrece información más pormenorizada, p. ej. sobre los métodos de medición y las normas que rigen al respecto.

Las normas y leyes emitidas por la legislación están sujetas a una continua evolución. Por ese motivo le informaremos acerca de los desarrollos más recientes por medio de documentación de formación complementaria.

● Emisiones de escape ● Consumo de combustible ● Emisiones sonoras

230_002

Los datos indicados en este Programa autodidáctico acerca del aumento en el tráfico de personas y mercancías, así como acerca de los consumos de combustible en la República Federal de Alemania, son comparables en sus tendencias con los diferentes países de Europa.

NUEVO

2

El Programa autodidáctico representa

Las instrucciones de actualidad para comprobación,

el diseño y funcionamiento de nuevos

ajuste y reparación se consultarán en la

desarrollos.

documentación prevista para esos efectos.

Atención Nota

Referencia rápida Evolución del tráfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Móvil y adaptable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Tráfico de personas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Tráfico de mercancías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Composición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Componentes de los gases de escape . . . . . . . . . . . . . 6 Evolución de la composición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Reducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Reducción del consumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Depuración de gases de escape . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Control de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Métodos de medición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Ejecución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Ciclos de conducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Normas e impuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Normas sobre emisiones de escape . . . . . . . . . . . . . 20 Promoción fiscal en Alemania . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3

Evolución del tráfico Móvil y adaptable El automóvil ha obtenido una importancia creciente. Por una parte, representa una contribución a la “calidad de vida“, que proporciona una movilidad personal incomparable y expresa en parte la posición social del propietario. Por otra, también ha llegado a ser un elemento utilitario, que contribuye al cumplimiento de ciertas actividades cotidianas.

Otorga al ser humano unos altos niveles de adaptabilidad e independencia de un lugar específico.

Consumo de combustible del tráfico de personas y mercancías (Alemania) Miles de millones de ltr.

47,5

230_013 48,7

47,7

47,7

47,6

40

30

20 15,5

16,6

18,7

19,5

20,6

1995

1997

1998

10

0

1991

1993

Vehículos matriculados (Alemania) 230_016

Millones

41,7 Turismos

36,8

Camiones, buses, ...

2,6

1,9 1991

1998

Unos planteamientos similares también producen el crecimiento en el tráfico de mercancías por calles y carreteras.

Hay mercancías que tienen que ser transportadas y suministradas “just in time“, y, a pesar de la alta densidad del tráfico, la carretera sigue siendo la que ofrece la infraestructura más flexible.

Pero también las acciones recíprocas entre el vehículo y el medio ambiente han venido a ser cada vez más importantes. Por ese motivo, la industria del automóvil tiene que responder a la creciente densidad del tráfico, mediante nuevos desarrollos, que se suceden cada vez más rápidamente. Y es que las emisiones de componentes críticos para el medio ambiente deben seguirse reduciendo a nivel mundial en el futuro.

Tráfico de personas Tráfico de mercancías

La comparación entre las matriculaciones y el consumo de combustible en el tráfico de personas demuestra, que el consumo sólo ha aumentado de forma mínima en comparación con el aumento de las cifras de matriculaciones.

Tráfico de personas

Tráfico de mercancías

1991-1998

1991-1998

+30%

+20%

+10%

Matriculaciones

Consumo

+13,3%

Matriculaciones

Consumo

+36,8%

+32,9%

+0.2% 0%

4

230_029

Tráfico de personas Según se ha mencionado, el parque de vehículos aumenta continuamente. En 1996 ya poseía cada segunda persona en Alemania un coche de turismo.

Esta evolución ha hecho surgir la necesidad, de que la legislación emitiera normativas y leyes fiscales más severas, con objeto de crear incentivos para que la industria del automóvil y el consumidor tendieran a una actitud de desarrollo y compra más adecuada para el medio ambiente.

Kilómetros recorridos por turismos (República Federal de Alemania) Miles de millones de km

528,0 496,4

230_014 1991

1998

Tráfico de mercancías También el tráfico de mercancías por calles y carreteras viene aumentando continuamente y conquistando segmentos de otras áreas atendidas en el tráfico. Los medios de transporte competidores (ferrocarril y navegación) ya sólo tenían en 1998 una penetración en el mercado de un 29 %, mientras que el tráfico de mercancías por carretera representaba un 67 %. También aquí se necesitan desarrollos adecuados para el medio ambiente.

Kilómetros recorridos con el tráfico de mercancías por carretera (camiones, buses, ...)

(República Federal de Alemania) Miles de millones de km

73,2

55,7 230_015 1991

1998

En el tráfico de personas, el consumo ha aumentado únicamente un 0,2 %, a pesar de que los kilómetros recorridos han aumentado un 6 %.

5

Composición Componentes de los gases de escape Panorámica inicial Cuando se habla de la composición de los gases de escape de un vehículo se utilizan siempre los mismos términos: monóxido de carbono, óxido nítrico, partículas de hollín o hidrocarburos. En este contexto, sólo pocas veces se menciona que estas sustancias integrantes sólo representan una fracción de la total cantidad de gases de escape. Debido a ello, antes de describir las diferentes sustancias que integran los gases de escape, le mostramos aquí la composición aproximada de los gases que despiden los motores diesel y de gasolina.

aprox. 14%

HC

CO2

aprox. 13%

H 2O

aprox.

1-2%

NOX CO

También los motores de gasolina pueden emitir dióxidos de azufre (anhídrido sulfuroso) SO2 en pequeñas cantidades.

N2 230_005

aprox. 71%

Composición de los gases de escape en motores de gasolina

aprox. 12%

SO2 CO2

aprox. 11%

H 2O N2 aprox. 67%

O2

aprox.

0,3% aprox.

10%

230_030

Composición de los gases de escape en motores diesel

6

PM HC

NOX CO

N2 Nitrógeno Oxígeno O2 H2O Agua CO2 Dióxido de carbono CO Monóxido de carbono NOX Óxidos nítricos SO2 Dióxido de azufre Pb Plomo HC Hidrocarburos Partículas de hollín MP

Componentes de entrada y salida para la combustión La siguiente representación gráfica se propone proporcionarle una idea general resumida sobre los componentes iniciales y finales de la combustión en el motor.

HC

Hidrocarburos

S

Azufre (impureza) N2

Depósito Motor

Filtro aire

O2

Oxígeno

N2

Nitrógeno

H2 O

Agua (humedad

Catalizador

230_055

del aire)

Nitrógeno

O2

Oxígeno

H2 O

Agua

CO2

Dióxido de carbono

CO

Monóxido de carbono

NOX

Óxidos nítricos

SO2

Dióxido de azufre

HC

Hidrocarburos

Partículas de hollín diesel (MP)

Descripción de los componentes que integran los gases de escape ● N2 – Nitrógeno Es un gas no combustible, incoloro e inodoro.

El nitrógeno es un componente elemental de nuestro aire respiratorio (78 % nitrógeno, 21 % oxígeno, 1 % otros gases) y se alimenta al proceso de la combustión conjuntamente con el aire de admisión. La mayor parte del nitrógeno aspirado vuelve a salir puro en los gases de escape; sólo una pequeña parte se combina con el oxígeno O2 (óxidos nítricos NOX).

230_006

● O2 – Oxígeno Es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es el componente más importante de nuestro aire respiratorio (21 %).

Se aspira a través del filtro de aire, igual que el nitrógeno.

230_031

7

Composición

● H2O – Agua Es aspirada en parte por el motor (humedad del aire) o se produce con motivo de la combustión “fría“ (fase de calentamiento del motor). Es un componente inofensivo de los gases de escape.

230_007

● CO2 – Dióxido de carbono Es un gas incoloro, no combustible. Se produce al ser quemados los combustibles que contienen carbono (p. ej. gasolina, gasoil). El carbono se combina durante esa operación con el oxígeno aspirado.

Las discusiones generales en torno a las alteraciones climatológicas (efecto “invernadero“), el tema de las emisiones de CO2 se ha hecho consciente en la opinión pública. El dióxido de carbono CO2 reduce el estrato de la atmósfera terrestre que suele servir de protección contra la penetración de los rayos UV (la tierra se calienta).

230_004

● CO – Monóxido de carbono Se produce con motivo de la combustión incompleta de combustibles que contienen carbono. Es un gas incoloro, inodoro, explosivo y altamente tóxico. Bloquea el transporte de oxígeno por parte de los glóbulos rojos. Es mortal, incluso en una baja concentración en el aire respiratorio. En una concentración normal en el aire ambiental se oxida al corto tiempo, formando dióxido de carbono CO2.

230_008

● NOX – Óxidos nítricos Son combinaciones de nitrógeno N2 y oxígeno O2 (p. ej. NO, NO2, N2O, ...). Los óxidos de nitrógeno se producen al existir una alta presión, alta temperatura y exceso de oxígeno durante la combustión en el motor. Ciertos óxidos nítricos son nocivos para la salud.

Las medidas destinadas a reducir el consumo de combustible suelen conducir lamentablemente a un ascenso de las concentraciones de óxidos nítricos en los gases de escape, porque una combustión más eficaz produce temperaturas más altas. Estas altas temperaturas generan a su vez una mayor emisión de óxidos nítricos.

230_009

8

● SO2 – Dióxido de azufre Es un gas incoloro, de olor penetrante, no combustible.

El dióxido de azufre o anhídrido sulfuroso propicia las enfermedades de las vías respiratorias, pero interviene sólo en una medida muy reducida en los gases de escape.

Si se reduce el contenido de azufre en el combustible es posible disminuir las emisiones de dióxido de azufre.

230_011

● Pb – Plomo Ha desaparecido por completo en los gases de escape de los vehículos. En 1985 se emitían todavía a la atmósfera 3.000 t, debidas a la combustión de combustibles con plomo.

El plomo en el combustible impedía la combustión detonante debida a la autoignición y actuaba como una sustancia amortiguadora en los asientos de las válvulas. Con el empleo de aditivos ecológicos en el combustible sin plomo se han podido mantener casi idénticas las características antidetonantes.

230_010

230_012

● HC – Hidrocarburos Son componentes inquemados del combustible, que surgen en los gases de escape después de una combustión incompleta.

Los hidrocarburos HC se manifiestan en diferentes combinaciones (p. ej. C6H6, C8H18) y actúan de diverso modo en el organismo. Algunos de ellos irritan los órganos sensoriales, mientras que otros son cancerógenos (p. ej. el benceno).

● Las partículas de hollín MP (masa de partículas; inglés: paticulate matter) son generadas en su mayor parte por los motores diesel.

Los efectos que ejercen sobre el organismo humano todavía no están aclarados por completo.

230_033

9

Composición Evolución de la composición Evolución general En los años pasados, en la República Federal de Alemania, así como en Europa y a nivel mundial, se han emitido decretos y disposiciones legales con miras a la reducción de las emisiones contaminantes para el aire. Como es natural, a este respecto se tenía que dedicar una especial atención al tráfico rodado en carretera.

A raíz de ello, y motivada por las normativas más estrictas sobre las emisiones contaminantes en los EE.UU. y Europa, la industria del automóvil desarrolló tecnologías nuevas y mejoradas para reducir y evitar sustancias contaminantes en los gases de escape.

Cantidades emitidas de los componentes más importantes de los gases de escape en el tráfico en calles y carreteras 1990 - 1998 (República Federal de Alemania) 230_017

100 %

171

151

millones t millones t

1,3

0,9

millones t

millones t

+13%

1990

1998

CO2

3,0

6,7

millones t millones t

1998

NOX

0,4

millones t

millones t

-55%

-31%

1990

1,5

1990

1998

CO

0,041

1998

HC

100 %

millones t millones t

-73%

1990

0,036

-12%

1990

1998

MP

La evolución de las cantidades emitidas de gases de escape demuestra, que las cargas ecológicas causadas al aire por el tráfico en las vías públicas, entre los años 1990 y 1998, se han limitado claramente. Los objetivos establecidos por la legislación han sido superados incluso en parte, y las reducciones seguirán continuando en los próximos años.

Sin embargo, existe una excepción en esta evolución: el dióxido de carbono CO2.

Las emisiones de dióxido de carbono CO2 se hallan en una relación directa con el consumo de combustible del vehículo. Si bien, nuevas tecnologías han logrado reducir el consumo, el incremento de las matriculaciones y la tendencia a adquirir vehículos cada vez más potentes y pesados, sin embargo, han actuado en contra de la evolución positiva en el pasado más reciente. Mientras tanto, el incremento de las emisiones de CO2 está experimentando una reducción, y para el futuro se conseguirá incluso una disminución neta de las emisiones.

10

Comparación entre automóvil y camión Para el desarrollo de futuros vehículos es, entre otras cosas, importante saber qué grupo de vehículos produce qué componentes en los gases de escape. A pesar de que al tráfico de mercancías le falta mucho para alcanzar las cifras de matriculación y kilometraje de los vehículos destinados al tráfico de personas, los camiones son los principales causantes de determinados componentes en los gases de escape. El tráfico de mercancías, debido al empleo de grupos diesel pesados, produce un elevado porcentaje de los óxidos nítricos NOX y de las partículas de hollín MP.

Partes correspondientes a cantidad de los componentes más importantes en los gases de escape del tráfico por calles y carreteras 1998 (República Federal de Alemania)

65 %

35 %

Dióxido de carbono CO2

42 %

58 %

Óxidos nítricos NOX

85 %

76 %

15 %

Monóxido de carbono CO

24 %

Hidrocarburos HC

74 %

Partículas de hollín MP

26 % 230_018

Tráfico de personas Tráfico de mercancías

11

Reducción Hoy en día ya no basta con desarrollar tecnologías específicas para vehículos, destinadas a reducir determinados componentes en los gases de escape y el consumo. Por ese motivo se procede a contemplar al vehículo entero y a ajustar entre sí todos sus componentes. En virtud de este desarrollo integral de los vehículos se pueden describir tres estrategias básicas para la reducción de los gases de escape: - Reducción del consumo - Depuración de los gases de escape - Control de funcionamiento Las medidas específicas que están relacionadas con estos conceptos se presentan en los siguientes apartados.

Reducción del consumo Aerodinámica 230_019

Las formas aerodinámicas del vehículo ofrecen una baja resistencia al aire. Esto se traduce en un menor consumo de combustible.

En las últimas décadas, Volkswagen ha reducido el valor Cx de más de 0,45 a menos de 0,30. Esto representa un gran avance, si se considera que a una velocidad de 100 km/h se consume aproximadamente un 70 % de la energía de la propulsión para superar la resistencia del viento.

Reducciones de peso 230_056

Audi Space Frame

Lupo 3L TDI

12

230_020

Los altos niveles de seguridad y los crecientes niveles de confort son factores opuestos a las reducciones de peso.

Sin embargo, es necesario reducir el peso para poder disminuir el consumo.

Ejemplos de esta particularidad son los Audi A8/ A2 (Space Frame) y el Lupo 3L TDI. En estos vehículos se emplean por ejemplo materiales ligeros para la carrocería (aluminio, magnesio).

Sistemas de gestión de motores Circuito de regulación de la gestión del motor

Señales de los sensores

Valor de regulación 230_022 Señales a los actuadores

Los sistemas de gestión de motores de actualidad influyen sobre todos los componentes regulables (actuadores) de un motor. Eso significa, que todas las señales de los sensores (por ejemplo: régimen del motor, masa de aire, presión de sobrealimentación) se analizan en la unidad de control del motor y se transforman en señales de regulación para los componentes regulables (por ejemplo: cantidad y momento de la inyección, ángulo de encendido). De ese modo es posible gestionar el motor en función de la carga y optimizar la combustión.

Optimización de motores y transmisiones El diseño de motores y transmisiones ejerce una gran influencia sobre el consumo de un vehículo.

En el caso de los motores, por ejemplo, los sistemas de inyección de vanguardia son factores importantes para establecer una combustión con consumos mínimos: - Sistema de inyector-bomba en la versión diesel (TDI) - Inyección directa en la versión de gasolina (FSI) En el caso de los cambios es preciso adaptar las relaciones de las marchas al tamaño y peso del vehículo. Aparte de ello se implantan mientras tanto también transmisiones de 6 marchas. De esa forma se puede utilizar el motor predominantemente en el régimen de revoluciones que representa el consumo más adecuado.

230_021

Unidad motor/ transmisión del Lupo 3L TDI

Desaireación del depósito Para evitar que los vapores de gasolina (hidrocarburos HC) contaminen el ambiente, la gasolina evaporada del depósito de combustible se almacena en un depósito de carbón activo y se alimenta de forma específicamente dosificada para la combustión.

Recirculación de gases de escape Gas de escape recirculado

En los motores de vanguardia se implanta la recirculación de gases de escape, para reducir, por una parte, la potencia necesaria para la admisión del motor y, por otra, para aprovechar el efecto positivo de los gases de escape sobre el fenómeno de la combustión en determinadas situaciones de la marcha.

Aire atmosférico aspirado

230_023

13

Reducción Depuración de gases de escape Catalizador (motor de gasolina) Circuito de regulación lambda

La depuración actual de los gases de escape de los motores de gasolina se realiza por medio de catalizadores.

La regulación del ciclo de depuración catalítica corre a cargo de la unidad de control del motor: La sonda lambda transmite a la unidad de control del motor las señales correspondientes al contenido de oxígeno en los gases de escape. La unidad de control del motor se encarga de mantener ajustada la mezcla de combustible/ aire a una proporción lambda = 1.

Señales de la sonda lambda (sensor)

Gas de escape modificado hacia la sonda lambda

Señales al sistema de inyección, la válvula de mariposa, etc. (actuadores)

230_025

El catalizador despliega su efecto de depuración a partir de una temperatura de aprox. 300 °C y requiere un cierto tiempo para alcanzar su temperatura de servicio después del arranque en frío. En los sistemas de escape de vanguardia se implantan precatalizadores para abreviar la fase de calentamiento y poder depurar los gases de escape después de un tiempo mínimo. Estos precatalizadores se instalan cerca del colector de escape, tienen generalmente unas dimensiones más pequeñas y alcanzan por ello más pronto su temperatura de servicio.

La depuración catalítica se basa en dos reacciones químicas: 1. Reducción – extracción de oxígeno de los componentes de los gases de escape.

2. Oxidación – adición de oxígeno a los componentes de los gases de escape (recombustión).

Reducción

Oxidación 230_026

230_027

Los óxidos nítricos NOX se reducen formando

El monóxido de carbono CO se oxida

dióxido de carbono CO2 y nitrógeno N2.

a dióxido de carbono CO2.

Oxidación 230_028

Los hidrocarburos HC se oxidan a dióxido de carbono CO2 y agua H2O.

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Catalizador (motor diesel) El motor diesel trabaja con un excedente de oxígeno en la mezcla de combustible y aire. Por ese motivo no es necesario regular el contenido de oxígeno a través de la función de las sondas lambda, y un catalizador de oxidación se encarga de la depuración catalítica de los gases de escape con ayuda del alto contenido residual de oxígeno en éstos.

Eso significa, que en el caso del motor diesel no se procede a regular la depuración catalítica de los gases de escape, y que el catalizador de oxidación sólo puede convertir los componentes oxidables.

De esa forma se reducen claramente los hidrocarburos HC y el monóxido de carbono CO. Sin embargo, los contenidos de óxidos nítricos en los gases de escape sólo pueden ser reducidos mediante mejoras en el diseño (por ejemplo cámaras de combustión y sistemas de inyección).

Componentes principales de las partículas de hollín (MP) Carbono Azufre y combinaciones azufrosas

Las partículas de hollín, características en los gases de escape de un motor diesel, constan de un núcleo y varios componentes adicionados, de los cuales únicamente los hidrocarburos HC se oxidan en el catalizador de oxidación. Los residuos de las partículas de hollín sólo pueden ser captados mediante filtros especiales.

230_033 Agua Hidrocarburos

Control de funcionamiento El control de funcionamiento de todos los componentes y sistemas de relevancia para la composición de los gases de escape en un vehículo ya lo conoce Vd. bajo el nombre de “diagnóstico de a bordo (on board diagnosis)“. Fue implantado por primera vez en 1988 en California. La versión variante europea de este sistema de diagnóstico se denomina “Euro on board diagnosis (EOBD)“ y desde principios del año 2000 lo exige la legislación para la homologación de nuevos vehículos lanzados por la industria del automóvil.

Los fallos y averías que declinan el comportamiento de los gases de escape de un vehículo se visualizan por medio del testigo de aviso para gases de escape K83. Con ayuda de un visor de datos OBD, no supeditado a marcas específicas, o con ayuda del sistema para diagnósticos, medición e información de vehículos VAS 5051, es posible consultar las averías en cuestión y diversas otras informaciones a través del interfaz para diagnósticos.

15

Métodos de medición Ejecución Las emisiones de escape de un vehículo se miden para su homologación en un banco de pruebas de rodillos dotado de un sistema de medición legalmente exigido. En el banco de pruebas se realiza un ciclo de conducción definido y el sistema de medición detecta las cantidades de los componentes que integran los gases de escape.

La prueba de homologación la tiene que hacer la industria del automóvil antes de lanzar al mercado un nuevo modelo.

Instrumentos de medición adicionalmente para motor diesel MP

CO2

CO

HC

NOX

Filtro para el aire exterior

Turbina de aire para la extracción de

Bolsa colectora

probetas Turbina de aire principal

Temperatura Radiador

del gas Vigilancia de presión

Banco de pruebas de rodillos

230_052

Sistema de medición

Funcionamiento - El ciclo de conducción se realiza sobre el banco de pruebas de rodillos.

- Durante esa prueba, los gases de escape son aspirados por la turbina de aire principal, conjuntamente con el aire exterior filtrado, constituyendo un caudal de masa de aire uniforme. Eso significa, que se aspira continuamente la misma cantidad de mezcla de aire con gases de escape. Si el vehículo produce una mayor cantidad de gases de escape (p. ej. en una fase de aceleración) el sistema aspira una menor cantidad de aire exterior y, si el vehículo produce menos gases de escape, el sistema aspira una mayor cantidad de aire exterior.

- De esta mezcla de aire con gases de escape se extrae continuamente una cantidad constante, haciéndola pasar hacia una o varias bolsas colectoras.

- Los componentes captados de los gases de escape se someten a medición y se expresan en gramos por kilómetro, referidos al “recorrido total“.

16

Ciclos de conducción Europa: NEFZ (Nuevo Ciclo de Conducción Europeo) con anticipación de 40 segundos Este ciclo fue introducido en 1992 y sustituido el 01.01.2000 por un ciclo modificado.

En este ciclo salta a la vista la anticipación de 40 segundos, antes de que comience la medición de las emisiones de escape. Este lapso de anticipación también podría llevar el nombre de “fase de calentamiento“.

Parte 1 (Ciclo de conducción urbana)

km/h

Parte 2 (Ciclo de conducción extraurbana) 120

100

100

80

80

60 40

Anticipación

120

60 40 20

20 0

40

235

430

Comienzo de la medición

625

1.220 segundos

820

Fin de la medición 230_034

Características Longitud del ciclo: Velocidad media: Velocidad máxima:

11,007 km 33,6 km/h 120 km/h

Las denominaciones que siguen también se han propagado para el NEFZ: - Ciclo de conducción MVEG El “Motor Vehicle Emission Group“ es un grupo de trabajo especializado de la Comisión Europea, que está dedicado a la creación de los ciclos de conducción.

- Ciclo de conducción ECE/EG

17

Métodos de medición Europa: NEFZ sin anticipación de 40 segundos Con la entrada en vigor de la norma sobre emisiones de escape EURO III, el 01.01.2000, se canceló la anticipación de 40 segundos en el ciclo de conducción. La medición comienza inmediatamente con la puesta en marcha del motor.

La anulación del ciclo de anticipación viene a significar un mayor rigor del método de medición, porque todos los componentes de los gases de escape que se producen durante el ciclo de calentamiento del catalizador tras el arranque en frío participan en el resultado de la medición.

km/h

Parte 1 (Ciclo de conducción urbana)

Parte 2 (Ciclo de conducción extraurbana)

120

120

100

100

80

80

60

60

40

40

20

20

0

195

390

Comienzo de la medición

585

780

1.180 segundos

Fin de la medición 230_035

Características Longitud del ciclo: Velocidad media: Velocidad máxima:

11,007 km 33,6 km/h 120 km/h

USA: ciclo de conducción FTP 75 Los valores límite europeos para las emisiones contaminantes de los gases de escape suelen ser comparados con los de los EE.UU., porque ese país había desempeñado un papel precursor en la reducción legal de las emisiones de escape.

Sin embargo, el siguiente cotejo de los ciclos de conducción demuestra que no es posible establecer una comparación directa sin restricciones. Aparte de ello, los resultados de las pruebas en Europa se expresan en gramos por kilómetro (g/km), mientras que los de los EE.UU. se miden en gramos por milla (g/milla).

18

Ciclo de conducción FTP 75 km/h

10 minutos

120

120

100

100

80

80

60

60

40

40

20

20

0

500

1.000

1372

1972

2.477 segundos

230_036

Características Longitud del ciclo: Velocidad media: Velocidad máxima:

17,8 km 34,1 km/h 91,2 km/h

Para poner más en claro las diferencias entre el ciclo europeo NEFZ y el americano FTP 75, se ha procedido a sobreponer ambas curvas en el siguiente gráfico. Se diferencian en la duración de la prueba, velocidad máxima, velocidad media, en los intervalos de las diferentes velocidades y en la fase inicial.

Sobre todo, la fase inicial del ciclo FTP 75 representa un mayor rigor en comparación con el ciclo NEFZ, porque se conduce a mayores velocidades durante el intervalo de calentamiento del catalizador después de un arranque en frío.

km/h Ciclo de conducción FTP 75

NEFZ

120

120

100

100

80

80

60

60

40

40

20

20

0

1.180

2.477 segundos

230_037

19

Normas e impuestos Normas sobre emisiones de escape Después de que han quedado explicados los métodos de medición, le mostramos ahora los valores límite que deben mantener los vehículos para su homologación o bien para contar con ventajas fiscales.

En este Programa autodidáctico nos limitamos a las normas de la Unión Europea y la República Federal de Alemania.

Cronología de las normas EURO II = válida en Europa: D3 = válida en Alemania: 1996 1996

2000

2000

2005

2005

EURO III = válida en Europa: 1996

2000

2005

D4 = válida en Alemania: EURO IV = válida en Europa desde: 1996

2000

2005 1996

desde

2000

2005

230_048

hasta

Normas europeas Las normas europeas prescriben a la industria del automóvil los valores límite para la homologación de nuevos modelos. ● Norma EURO II La norma EURO II abarca los valores límites válidos para Europa hasta el 31.12.1999, que fueron determinados con ayuda del ciclo “NEFZ con anticipación de 40 segundos“.

Los óxidos nítricos NOX y los hidrocarburos HC se indican todavía conjuntamente como componentes de los gases de escape.

g/km 2,4

Motor de gasolina

g/km

Motor diesel

2,4

2,20

NEFZ con anticipación

2,2

de 40 segundos

2,0

2,0

1,8

1,8

Anticipación

1,6

1,6

1,4

1,4

2,2

1,2

1,2

1,0

1,0

0,8

1,00 0,70

0,8

0,6

0,6

0,50

0,4

0,4

0,2

0,2

0,08

230_038 CO

20

HC + NOX

230_039 CO

HC + NOX

MP PM

● Norma EURO III El 01.01.2000 entró en vigor la norma EURO III, que se mide con el ciclo “NEFZ sin anticipación de 40 segundos“. La EURO III ha venido a sustituir a la norma EURO II. Los componentes de óxidos nítricos NOX e hidrocarburos HC figuran en esta norma como valores límite por separado.

El límite para el monóxido de carbono (CO) parece ser superior al de la norma EURO II. Sin embargo, debido a que se ha cancelado el ciclo de anticipación, la mayor cantidad emitida se halla por debajo del nivel EURO II. g/km 2,4

Motor de gasolina 230_040

g/km

NEFZ sin anticipación

2,2

2,2

de 40 segundos

2,0

2,0

1,8

1,8

1,6

1,6

1,4

1,4

1,2

1,2

1,0

1,0

0,8

0,8

0,6

0,6

0,4

0,4

0,20

0,2 CO

230_041

Motor diesel

2,4

2,30

HC

0,15

0,64

0,56

0,5

0,2

NOX

0,05 CO

HC + NOX

NOX

MP

● Norma EURO IV En el año 2005 se implantará una reducción más de los valores límite, al entrar en vigor la norma EURO IV. Va a sustituir a la norma EURO III.

g/km

Motor de gasolina 230_042

g/km

NEFZ sin anticipación

2,2

2,2

de 40 segundos

2,0

2,0

1,8

1,8

1,6

1,6

1,4

1,4

1,2

1,2

1,0

230_043

Motor diesel

2,4

2,4

1,00

1,0 0,8

0,8 0,6

0,6

0,4

0,4

0,2 CO

0,10

0,08

HC

NOX

0,50 0,30

0,25

0,2

0,025 CO

HC + NOX

NOX

MP

21

Normas e impuestos Normas alemanas Las normas alemanas han sido implantadas de forma voluntaria, para promover fiscalmente el cumplimiento de los límites más rigurosos en comparación con las normas europeas. Eso significa, que cuando el cliente compra un vehículo nuevo, que actualmente no sólo cumple con la norma EURO III actualmente vigente, sino que también mantiene los límites establecidos por la D4, puede contar con las ventajas fiscales que le concede el Estado a través del impuesto de tenencia de vehículos (antes del 01.01.2000: EURO II y D3, D4). ● Norma D3 La norma D3 era válida hasta el 31.12.1999 y venía a dar un mayor rigor que la norma EURO II a nivel nacional. Según esta norma, la medición se efectúa con el ciclo más antiguo “NEFZ con anticipación de 40 segundos“. g/km

Motor de gasolina

g/km

NEFZ con anticipación

2,2

2,2

de 40 segundos

2,0

2,0 1,8

1,8 Anticipación

1,6

Motor diesel

2,4

2,4

1,50

1,6

1,4

1,4

1,2

1,2

1,0

1,0

0,8

0,8

0,6

0,6

0,4

0,4

0,2 CO

0,17

0,14

HC

NOX

0,60

0,56

0,50

0,2

0,05 CO

HC + NOX

NOX

230_044

MP

230_045

● Norma D4 La norma D4 es válida hasta el 31.12.2004. Establece límites más severos que la norma EURO III y permite obtener una ventaja fiscal. Para la homologación de nuevos modelos según la norma D4, la industria del automóvil tiene que efectuar las mediciones desde el 31.01.1999 según el ciclo “NEFZ sin anticipación de 40 segundos“.

g/km

g/km

Motor de gasolina

2,4

NEFZ sin anticipación

2,2

2,2

de 40 segundos

2,0

2,0

1,8

1,8

1,6

1,6

1,4

1,4

1,2

1,2

1,0

1,00

1,0

0,8

0,8

0,6

0,6

0,4

0,4

0,2

0,10 CO

HC

0,08 NOX

230_042

22

Motor diesel

2,4

0,50 0,30

0,25

0,2

0,025 CO

HC + NOX

NOX

MP

230_043

Promoción fiscal en Alemania Aparte del cumplimiento de las normas establecidas para las emisiones de escape, existe una segunda posibilidad para obtener una ventaja fiscal: la promoción según las emisiones de CO2 (automóviles de 3 y 5 litros de consumo).

Ambas posibilidades de promoción fiscal están descritas en las tablas siguientes. La norma de emisiones de escape que cumple un vehículo se marca con una cifra indicativa en el campo 1 de la tarjeta de circulación/homologación del vehículo.

Promoción fiscal por bajas emisiones de escape Norma

Motor de gasolina

Motor diesel

Norma D3 -

Tasa fiscal hasta fines de 2003 (a cada 100 cc)

10,00 DM

27,00 DM

-

Tasa fiscal desde el comienzo de 2004 (a cada 100 cc)

13,20 DM

30,20 DM

600,00 DM

1.200,00 DM

10,00 DM

27,00 DM

Norma D4 -

Promoción única hasta fines de 2005

-

Tasa fiscal hasta fines de 2003 (a cada 100 cc)

Norma EURO I -

Tasa fiscal hasta fines del 2000 (a cada 100 cc)

13,20 DM

37,10 DM

-

Tasa fiscal desde el comienzo de 2001 (a cada 100 cc)

21,20 DM

45,10 DM

Norma EURO II -

Tasa fiscal hasta fines de 2003 (a cada 100 cc)

12,00 DM

29,00 DM

-

Tasa fiscal desde el comienzo de 2004 (a cada 100 cc)

14,40 DM

31,40 DM 1.200,00 DM

Normas EURO III y EURO IV -

Promoción única EURO IV hasta fines de 2004

600,00 DM

-

Tasa fiscal hasta fines de 2003 (a cada 100 cc)

10,00 DM

27,00 DM

-

Tasa fiscal desde el comienzo de 2004 (a cada 100 cc)

13,20 DM

30,20 DM

Promoción según las emisiones de CO2 Designación Automóvil de 5 litros de consumo

Motor de gasolina

Motor diesel

500,00 DM

500,00 DM

1.000,00 DM

1.000,00 DM

Emisiones < 120 g CO2/km Automóvil de 3 litros de consumo Emisiones < 90 g CO2/km

Al estar cumplidos ambos criterios - norma sobre emisiones de escape y límites de emisiones de CO2 - se reconocen ambos criterios de promoción fiscal.

El período de promoción fiscal finaliza básicamente el 31.12.2005.

23

Normas e impuestos Ejemplo 1: Golf

Ejemplo 2: Lupo 3L TDI

Motor de gasolina de 2,0 ltr. / 85 kW (115 CV); norma D4

Motor diesel de 1,2 ltr. / 45 kW (60 CV); norma D4 Un cliente se compró un Lupo 3L TDI el 1.1. 2000 y lo dio de alta en la República Federal de Alemania. En virtud de que el vehículo cumple con la norma de emisiones de escape D4 y cumple asimismo con las condiciones para la promoción según las emisiones de CO2 (vehículo de 3 litros de consumo), el cliente recibe la promoción correspondiente a un importe de 1.200,- DM (norma D4) más 1.000,- DM (promoción según las emisiones de CO2). En total recibe, por tanto, 2.200,- DM. El Lupo de nuestro ejemplo tiene una cilindrada de 1.200 cc. Según la norma sobre emisiones de escape D4 (27,- DM / desde el 1.1.2004: 30,- DM a cada 100 cc) hay que pagar por la tenencia de ese vehículo 324,- DM o bien 362,40 DM al año.

Un cliente adquirió este Golf el 1.1.1999 y lo matriculó en la República Federal de Alemania.

En virtud de que el vehículo cumple con la norma D4, el cliente recibe la correspondiente promoción fiscal por un importe de 600,- DM. El Golf de nuestro ejemplo tiene un motor de 2 litros, es decir, una cilindrada de 2.000 cc. Según la norma de emisiones de escape D4 (10,- DM a cada 100 cc) hay que pagar 200,- DM de impuestos de tenencia al año.

El cliente quedará eximido durante un total de 3 años (3 x 200,- DM = 600,- DM) del pago de impuestos sobre tenencia del vehículo.

El cliente tendría que ser eximido en total de 78 meses del pago de los impuestos de tenencia del vehículo. Sin embargo, como el período de la promoción finaliza básicamente el 31.12.2005, son 72 meses hasta el final de la promoción.

Ejemplo 1: Golf

Promoción = 600,00 DM 1999

2000

2001

Impuestos de tenencia = 200,00 DM

Impuestos de tenencia = 200,00 DM

Impuestos de tenencia = 200,00 DM

230_049

Ejemplo 2: Lupo 3L TDI

Promoción = 2.020,80 DM 2000

2001

2002

2003

Impuestos de tenencia

Impuestos de tenencia

Impuestos de tenencia

Impuestos de tenencia

324,00 DM

324,00 DM

324,00 DM

324,00 DM

2004

2005

Impuestos de tenencia Impuestos de tenencia 362,40 DM

362,40 DM

230_050

24

Pruebe sus conocimientos 1.

¿En qué aspectos se diferencian los componentes de los gases de escape de los motores diesel con respecto a los motores de gasolina? a) Los gases de escape de un motor diesel tienen un mayor contenido de óxidos nítricos NOX. b) Los gases de escape de un motor de gasolina no contienen hidrocarburos HC. c) Los motores diesel funcionan con un exceso de combustible, en virtud de lo cual tienen un alto contenido de oxígeno residual O2 en los gases de escape.

2.

¿Qué estrategias básicas están enfocadas hacia la reducción de los gases de escape?

3.

¿Qué reacciones químicas se encargan de la depuración de los gases de escape en un catalizador (motor de gasolina)?

4.

¿Qué componente(s) de las partículas de hollín MP se convierten en el catalizador (diesel)?

Subraye por favor el/los componente(s).

Carbono Azufre y combinaciones de azufre

Agua Hidrocarburos

230_033

25

Pruebe sus conocimientos 5.

¿Qué normas sobre emisiones de escape rigen actualmente en la República Federal de Alemania? a) EURO II b) EURO III c) D3 d) D4

6.

¿Qué normas sobre emisiones de escape rigen actualmente en Europa? a) EURO II b) EURO III c) D3 d) D4

26

27 Soluciones: 1.) a, c 2.) Reducciรณn del consumo (evitaciรณn de gases de escape), depuraciรณn de los gases de escape, control de funcionamiento 3.) Oxidaciรณn y reducciรณn 4.) Hidrocarburos HC 5.) b, d 6.) b

Notas

230

Sólo para uso interno © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg Reservados todos los derechos. Sujeto a modificaciones técnicas 940.2810.49.60 Estado técnico: 01/00

❀ Este papel ha sido elaborado con celulosa blanqueada sin cloro.