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LABORATORIO EN PACHUCA, HGO.
PARA EMISIONES

DIESEL

Es importante destacar que los automotores, emiten en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM), el 75% de los contaminantes arrojados a la atmósfera. En específico las partículas emitidas anualmente son 20,000 toneladas, las cuales representan cerca del 5% del total, y en su gran mayoría son provenientes de los automotores a diesel, sin embargo, su grado de toxicidad y la exposición de personas asociadas a este sector es mucho más elevado que las partículas provenientes de fuentes naturales.

 

Hasta hace algunos años las partículas emitidas por los motores a diesel no se consideraban de gran importancia, a pesar de que bases científicas planteaban la necesidad de caracterizar física, química y biológica, el efecto de éstas, en el medio ambiente. Hoy en día, dado su diminuto tamaño y su composición, en gran medida representan un factor de toxicidad por estar constituidas principalmente de Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos (HPA), de los cuales los Pirenos, Fenantrenos y Antracenos, constituyen compuestos que potencialmente son precursores de cáncer en seres humanos.

Asimismo, debido a la altitud de la Ciudad de México se origina una reducción del 23% de Oxígeno, produciendo una disminución en la eficiencia de los procesos de combustión. También en los procesos termodinamicos de los automotores a diesel, los niveles de emisión de NOx y partículas se elevan considerablemente.

En tal contexto, dada la problemática ambiental de la ZMVM y la carencia de información sobre el grado de emisión de los automotores diesel y la entrada en esos años de motores con nuevas tecnologías que requerían de combustibles reformulados con bajo azufre, se propuso que el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), con el apoyo de Petróleos Mexicanos, efectuara los pasos conducentes para la implementación de un laboratorio para evaluación de motores a diesel y las emisiones que éstos producían, el cual sería representativo del comportamiento de los automotores que circulan en la ZMVM, siendo el primero en su tipo en el ambito internacional que operaría en una altura superior a 2,000 m snm.

Para la implementación de dicho laboratorio se solicitó a la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos de Norteamérica (USEPA), autoridades ambientales federales (INE y PROFEPA), autoridades de la Comisión Metropolitana para la Prevención y Control de la Contaminación de la ZMVM y productores de tractocamiones (ANPACT), información sobre procedimientos, alcances y requerimientos con los que debía contar el nuevo laboratorio. En el año de 1993, se establecieron las bases de diseño y construcción por personal técnico del IMP, previamente capacitado en la USEPA. Se propuso instalar el nuevo laboratorio en la planta industrial de " La Reforma ", en Pachuca, Hidalgo, lo anterior por la reducción de contaminantes en el aire de dilución que requerían las instalaciones. Finalmente en 1996 se puso en operación el Laboratorio para Emisiones Diesel.

Con este laboratorio, Petróleos Mexicanos cuenta con tecnología de vanguardia para el programa continuo que tiene en materia de reformulación de combustible diesel, cuyo objetivo es comercializar combustibles de alta calidad que cumplen requerimientos de los automotores a diesel con nuevas tecnologías y reducir el impacto ambiental en los grandes centros de población de nuestro país.

Principio de Funcionamiento

El laboratorio de Emisiones Diesel del IMP, funciona simulando en condiciones controladas y a escala laboratorio el recorrido de un automotor a diesel, tratando de reproducir la velocidad y cargas a las que es sometido un automotor al circular en ciudad y carretera.

Determinación de Emisiones de Escape reguladas CO, HC, NOx, Partículas y Opacidad.

Los exámenes para el muestreo de emisiones y partículas emitidas, se efectúan en un motor de prueba representativo, de los que circulan en la ZMVM, utilizando diesel comercial o diesel reformulado. Dicho motor se acopla a un dinamómetro de banco a corrientes directas, el cual tiene la capacidad de frenar motores hasta 500 H.P. (373 Kw) y motor de aceleración de 450 H.P. ( 336 Kw ).

El dinamómetro está controlado por una computadora central de control, la cual controla en su totalidad la aceleración, desaceleración y frenado del dinamómetro. Asimismo, controla el suministro de combustible al motor, verifica las temperaturas (agua, aire, aceite, etc.), presiones, sistema de acondicionamiento de emisiones y banco de análisis.

Las evaluaciones se llevan a cabo siguiendo la metodología establecida en el Código Federal de Regulaciones (CFR), de los Estados Unidos de Norteamérica, que especifica la realización de una prueba de acondicionamiento del motor para llevar a una temperatura estable de agua y aceite, la cual no debe de variar en un 2% por 2 minutos, seguido de la estabilización. El motor comienza la construcción de su curva representativa de potencia, iniciando desde marcha mínima sin carga, hasta determinar la máxima velocidad del motor de prueba. Con este procedimiento se obtiene con exactitud el punto máximo de torque-velocidad y potencia-velocidad. Durante todo el desarrollo de la prueba, los datos de velocidad, potencia y torque son recolectados por la computadora de control para finalmente construir la curva de potencia que se empleará durante la evaluación de emisiones de escape y opacidad.

Las pruebas para determinar las emisiones contaminantes y consumo de combustible se realizan en el dinamómetro de corrientes directas descrito anteriormente, marca con capacidad de frenado de 500 H.P. (373 Kw) de potencia y aceleración de 450 H.P. (336 Kw). Se utiliza un túnel de dilución de 18 pulgadas de diámetro con un venturis que tiene como capacidad máxima 4000 SCFM. Los gases de escape son diluidos con aire, el cual tiene una concentración de contaminantes menor a 1ppm y homogeneizados en el túnel primario de 18 pulgadas de diámetro. Diez diámetros después del punto de entrada de los gases de escape es tomada una alícuota representativa y se envía a un juego de bolsas de Tedlar. Esto se efectúa durante todo el tiempo de evaluación, para finalmente ser enviada la muestra representativa al banco de análisis, dicho banco consta de analizadores donde se determina la emisión de CO, HC y NOx, los cuales emplean las técnicas de análisis señaladas en los procedimientos de prueba. Los datos de emisiones de escape son correlacionados con los parámetros de prueba del motor, tales como temperatura, humedad, presión barométrica, datos de torque, potencia y velocidad del motor para ser reportados en g/Kw-hr.

Determinación de Partículas Totales.

Para el caso de las partículas, estas son conducidas del túnel primario al secundario por un sistema de succión de bombas controladas por un banco proporcional de dilución. Posteriormente son atrapadas en filtros con membrana de fluor o carbono de 70 mm de diámetro. Dichos filtros se encuentran a peso constante y se colocan en portafiltros especiales en el túnel secundario. Durante toda la evaluación es recolectada una muestra representativa y al final del examen se remueve el papel filtro y se lleva a un cuarto de balanzas especial el cual se encuentra a temperatura y humedad indicadas en la metodología respectiva. Al cabo de 24 horas se vuelven a pesar, empleando para ello una microbalanza, y por diferencia de peso se determina el volumen de partículas emitidas por el motor de prueba.