Toxicidad de los Motores de Combustin Interna

DISTRBUCION DE LAS FUENTES CONTAMINANTES

Fuentes de contaminacin

Distribucin de las fuentes contaminantes (%) por pas

EEUU

Inglaterra

Francia

(Pars)

Transporte automotriz

60.6

33.5

32

Industria y empresas energticas

30.3

35.0

28

Sistemas de calefaccin

9.1

30.5

40

RELACIONES ENTRE LAS EMISIONES TOXICAS CONTAMINANTES NATURALES E INDUSTRIALES A LA ATMOSFERA TERRESTRE

Componente

Emisiones

naturales

T/ao

industriales

T/ao

CO

NOx

polvo

SO2

C02

-

1.4 x 109

(0.77 a 1.2) x 109

1.42x 108

7 x 1010

2 x 108

6.5 x 107

(0.1 a 0.2) x 109

1.03 x 108

1.5 x 1010

Fuentes de las emisiones txicas

FUENTES DE SUSTANCIAS TOXICAS (EN %)

Tipo de motor

Gases de escape

Gases del crter

Vapores de combustible

de carburador

CO

95

5

0

CxHy

55

5

40

NOx

98

2

0

Diesel

CO

98

2

0

CxHy

90

2

8

NOx

98

2

0

Desprendimiento de las sustancias txicas al quemarse 1 kg de combustible

Componente txico

Al quemarse 1 kg de combustible se desprenden, g

Diesel

Gasolinero

CO

20...30

225

NOx

20...40

55

HC

4...10

20

Aldehidos

0,8-1,0

0,8-1,0

Holln

3...5

1,0-1,5

Total

80-100

300-310

EMISION DE COMPONENTES TOXICOS POR DIFERENTES PLANTAS DE FUERZA

Emisin en conjunto

Plantas de fuerza

g/kW-h

(ciclo de 13 escalones)

CO

CH

NOx

Motor con encendido por chispa y a gasolina

38.1

2.72

21.8

Motor con encendido por chispa y a gas

35.4

4.1

17.7

Motor diesel con inyeccin directa

4.9

3.0

11.7

Motor diesel con antecmara

2.3

0.27

7.9

Turbina a gas

6.0

1.22

2.72

Composicin aproximada de los gases de escape

Componente de los gases de escape

Contenido mximo en volumen (%)

Observacin

Gasolina

Diesel

- Nitrgeno

74- 77

76- 78

no txico

- Oxigeno

0.3 - 0.8

2.0 - 18.0

no txico

- Vapor de agua

3.0-5.5

0.5 -4.0

no txico

- Dixido de carbono

5.0- 12.0

1.0 - 10.0

no txico

- Monxido de Carbono

0.1 - 10.0

0.01 -0.5

txico

- Oxidos ntricos

0.1 - 0.5

0.001 - 0.4

txico

- Hidrocarburos no Cancergenos

0.2 - 3.0

0.009 - 0.5

txico

- Aldehidos

0-0.2

0.001 -0.009

txico

- Dixido de asufre

0 - 0.002

0 - 0.03

txico

- Holln (en g/rn3)

0 - 0.04

0.01 - 1.1

txico

- Benzopireno (en mkg/m3)

hasta 20.0

hasta 10.0

cancergeno

Los contaminantes alojados en la atmsfera tienen un efecto directo sobre la salud humana de acuerdo con sus proporciones y nivel de exposicin de cada organismo:Hidrocarburos (HC):. Los hidrocarburos parafnicos tienen efecto narctico e irritan las mucosas en conjunto con los xidos de nitrgeno. Son responsables del "smog qumico". Oxidos de Nitrgeno (NOx): son causantes del smog fotoqumico y ste a su vez causa irritacin en los ojos, nariz, garganta y pulmones. Agrava enfermedades respiratorias. Monxido de carbono (CO): es responsable de dolores de cabeza, incomodidad, cansancio, palpitaciones cardiacas, vrtigo y disminucin de los reflejos. En ambientes cerrados puede causar la muerte, ya que al combinarse con la hemoglobina de la sangre no permite la fijacin del oxigeno, impidiendo que este ltimo circule por el organismo. Humo (material en partculas): algunos compuestos de las partculas tienen accin cancergena. Irrita los ojos y vas respiratorias. Produce efectos indeseables en la atmsfera, como la reduccin de la visibilidad y del contraste por el fenmeno de difraccin de la luz en partculas. Oxidos de azufre (SOx): producen daos en las vas respiratorias. Aldehdos (CnHm-CHO): es irritante para ojos y vas respiratorias. Tiene efectos cancergenos. Es uno de los principales responsables de los olores en los gases de escape. Plomo: produce saturnismo, envenenamiento del sistema nervioso central y padecimientos seos. Principalmente en los nios puede provocar la muerte.

El efcto del regimen de movimiento del automvil al pasar una interseccin de las calles, sobre la emisin de las sustancias txicas

Rgimen de movimiento

Emisin de los componentes txicos

Gasto del combustible g

CO

HC

NOx

l

c

l

c

l

c

l

c

Acercamiento al semforo, frenado con el motor desde la velocidad 50 km/h hasta 0

2

7

0,5

2

0,03

0,5

9

40

Parada cerca del semforo durante 1 min (el motor sigue funcionando)

6

8

0,5

1

-

-

20

70

Aceleracin hasta 50 km/h

3

18

0,5

2

1,4

3,5

25

130

Total

11

33

1,5

5

1,43

4

54

240

Pasando la interseccin a velocidad constante de 50 km/h

1,5

5

0,3

1

0,2

0,5

10

45

El efecto del estado tcnico del motor sobre la emisin de los componentes txicos con los gases de escape

Tipos de fallas

Variacin de las emisiones, %

Gasto comb. %

CO

HC

NOx

Humeado

Motores con carburador

Mala regulacin del carburador

+100...300

+10...100

-5...-25

-

+3...100

Deterioro del ngulo de avance de chispa

+10...50

+50...300

-50...+100

-

+10...200

Desgaste de las piezas principales del motor

+10...50

+10...50

-5...-30

-

+5...15

Fallas de las bujas

-50...+50

+100...900

+10...50

-

+10...15

Elevada resistencia al movimiento

Aumento hasta 20%

-

+5...20

Motores Diesel

Mala regulacin de la bomba de alta presin

+5,..50

+5...25

-25...+25

+25...100

+5...25

Deterioro del ngulo de avance de inyeccin

+5...50

0...25

100...+100

-25...+50

+5...25

Desgaste de las piezas principales del motor

+50

+100

-25

+100

+!5

Fallas de los inyectores

+25...50

+50...100

-25

-25,..+25

+10...20

Elevada resistencia al ingreso del aire y a la salida de los gases de escape

+50...100

+50... 100

-50

+100

+15

Elevada resistencia al movimiento

Aumento hasta 20%

+5...20

ACCION DE LAS DIFERENTES MEDIDAS SOBRE LA EMISION DE LAS SUSTANCIAS TOXICAS EN LOS GASES DE ESCAPE

Medidas influyentes sobre la emisin de los componentes nocivos de los gases de escape

Emisiones nocivas en los gases de escape

CO

CxHy

NOx,

Empobrecimiento de la mezcla hasta 10 %

ms de 10 %

(

(

(

(

( (

(

Mejora de la calidad de la mezcla

(

(

(

Calentamiento del aire en la admisin

(

(

(

Aumento de las RPM en vaco

(

(

(

Disminucin del ngulo de adelanto de encendido

(

(

(

Disminucin de la relacin de compresin

(

(

(

Aumento del traslape de las vlvulas

(

(

(

FALLAS DEL VEHICULO QUE INFLUYEN SOBRE LA TOXICIDAD DE LOS GASES DE ESCAPE

Fallas ms comunes de un automvil

Aumento del consumo de combustible,

(%)

Disminucin de la presin del aire en los neumticos en 1 kg/cm2.

hasta 10

Ajuste excesivo de los trenos y cojinetes de los cubas de las ruedas.

hasta 20

Direccin no alineada en 2 4 mm.

3 ... 6

Desviacin del puente posterior en la transmisin.

hasta 15

Empleo de aceites muy viscosos.

hasta 8

Aumento de la resistencia del aire.

hasta 15

Mtodos para disminuir las emisiones txicas de los MCI- perfeccionamiento del ciclo de trabajo de los motores;perfeccionamiento de la construccin y de la tecnologa de fabricacin de los motores;desarrollo de mtodos complementarios y dispositivos que disminuyen la toxicidad y el humeado de los gases de escape;- empleo de combustibles alternativos y aditivos;uso correcto, con un buen mantenimiento, de las plantas de fuerza. - aplicacin de diferentes mtodos y medios combinados;

Medicin de las emisiones txicas de los MCI

Esquema de medicin de la absorcin de la radiacin infrarroja

Distance traveled: 11.04 miles (17.77 km) Duration: 1874s Average speed: 21.2 mph (34.1 km/h). FTP-75 (Federal Test Procedure)

Japanese 10-15 Mode

The entire cycle includes a sequence of a 15 minute warm-up at 60 km/h, idle test, 5 minute warm-up at 60 km/h, and one 15-mode segment, followed by three repetitions of 10-mode segments and one 15-mode segment. Emissions are measured over the last four segments (310-mode + 115-mode, Figure 1).The distance of the cycle is 4.16 km, average speed 22.7 km/h, duration 660 s (or 6.34 km, 25.6 km/h, 892 s, respectively, including the initial 15 mode segment).

ECE 15 + EUDC

NORMAS DE LAS EMISIONES TOXICAS EN LOS MOTORES CON CARBURADOR

Frecuencia de rotacin

Lmite mximo admisible

CO,

(%)

Lmite mximo admisible CxHy, ppm

N de cilindros del motor

hasta 4

ms de 4

nralenti bajo

1.5

1200

3000

nralenti alto

2.0

600

1000

HUMEADO LIMITE ADMISIBLE DE LOS MOTORES DIESEL AUTOMOTRICES

Tipo de motor

Humeado para los regmenes, en % (m-1)

Aceleracin libre

Velocidad mxima

Diesel de aspiracin natural

Diesel sobrealimentado

40 (1.19)

50 (1.61)

15 (0.38)

15 (0.38)

Lmites Mximos Permisibles de emisiones contaminantes para vehculos automotores que circulen en la red vial (DS N047-2001-MTC)

b