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la futura normatividad del diesel y su efecto en las normas mexicana

Junio de 2005 - Ing. César Rodríguez Belmar.

El Futuro Impacto Regulatorio del Diesel en Flotillas

porque nuevas normas de emisiones diesel

A partir del año 1998, se ha venido notando un incremento en la investigación y normatividad concerniente a emisiones de vehículos y motores Diesel. La mejor explicación para esta actividad tiene una combinación de factores, algunos de los cuales se enlistan a continuación:

a) El incremento en el precio del barril de petróleo

b) El cambio en la densidad de las mezclas

c) La mayor penetración del Diesel en los parques vehiculares

d) La mayor conciencia sobre el impacto ambiental

A raíz de los acontecimientos del Septiembre del 2001, los precios del barril de petróleo han venido sufriendo de constantes incrementos. Al inicio de la escalada, se pensó que el fenómeno era coyuntural, pero ahora a casi 4 años después, la mencionada coyuntura se ha convertido en la realidad del día a día. Entre las explicaciones dadas por los expertos para esta situación se encuentran :

  • El nuevo valor estratégico de los hidrocarburos
  • La creciente dificultad para su extracción
  • Los costos ecológicos asociados con el proceso de refinación
  • La distorsión de la demanda creada por las economías emergentes

Sin intentar determinar el nivel de impacto de estas y otras posibilidades, lo relevante es considerar que es más probable que el precio del barril del petróleo siga en los niveles actuales, a que regrese a los precios de finales del 2000.

Además del esquema económico energético actual, las mezclas pesadas están avanzando gradualmente su participación, es decir hay una tendencia lógica de incremento de densidad en todo el petróleo extraído. Explicable por el hecho de que las mezclas ligeras se extraen primero por su mayor precio en el mercado y su menor dificultad de extracción. Así conforme se siga incrementando la taza de extracción diaria, se irá tendiendo a mayores densidades.

Como efecto colateral del incremento de los precios de los hidrocarburos, en todo el mundo se ha tenido una mayor penetración del Diesel en el consumo de combustibles vehiculares, basado esto en su menor precio en comparación con el de la gasolina. De modo que hoy en día se ve al Diesel como una alternativa de ahorro, cada vez más justificable en términos netos, pues el diferencial entre el Diesel y la Gasolina es cada vez mayor.

También es importante considerar que la sociedad moderna, tiene una mayor conciencia ecológica y que en muchas sociedades esta se analiza como un efecto neto a nivel costo-país. Desde este enfoque es que se justifica económicamente el desarrollo de nuevas tecnologías, que generen menores impactos ambientales para garantizar que el menor costo de utilización del combustible Diesel, no se traduzca después en un mayor costo social.

Específicamente en el esquema energético mexicano, muchos de los factores mencionados están en juego:

  • El petróleo mexicano se cotiza externa e internamente referido a los precios internacionales, por lo que estos afectan lo que sucede en el mercado mexicano de hidrocarburos. Para el mercado interno, se ha diseñado un esquema de amortiguación para las variaciones estacionales (IEPS); pero sin embargo este no aísla los precios de los combustibles mexicanos de las tendencias internacionales.
  • México es un país de mezclas pesadas (Maya), y mientras más pesada es la mezcla, mayor obtención de Diesel por cada barril procesado. A fin de poder utilizar localmente ese potencial de producción de Diesel; vía precios internos se ha incrementado la competitividad del Diesel, respecto a otras opciones de combustibles vehiculares, además de haberse implantado mecanismos de exención de impuestos y de trato preferencial para ciertas aplicaciones. Como resultado de esta política de precios e incentivos, la oferta de vehículos y motores Diesel está creciendo considerablemente en nuestro país.

el liderazgo normativo en diesel

Dos economías han tomado el claro liderazgo en el desarrollo de las nuevas regulaciones para emisiones de motores y vehículos que emplean Diesel como combustible:

La Comunidad Económica Europea, basa su liderazgo en el porcentaje de utilización de Diesel en su parque vehicular, ya que los países europeos tienen la mayor penetración porcentual de vehículos Diesel. Para el caso específico de emisiones Diesel, la Comunidad Europea emitió en Febrero del 2000 la norma EURO IV.

Los Estados Unidos, proyectan su liderazgo normativo derivado de su mayor avance en control de emisiones, pues es en este país en donde se han logrado los mejores resultados en la aplicación de normas ecológicas. Resultado de esta preocupación por el medio ambiente, la EPA (Environmental Protection Agency), emitió en Octubre del 2000 el plan normativo HD 2007.

Además de sus liderazgos individuales, también hay intereses mutuos, pues para ambas economías el avance regulado del Diesel traerá importantes beneficios sociales. A futuro se espera que la combinación de esfuerzos de estas dos y otras prominentes economías lleguen a un acuerdo internacional para normalizar las emisiones Diesel a través de una norma internacional WHTP (World Harmonized Testing Procedure).

En suma, tenemos un escenario mundial favorable a la utilización del Diesel sobre otros combustibles y dentro del escenario, dos entes económicos que muestran un claro liderazgo en cuanto al desarrollo de normas técnicas con la capacidad
de limitar las emisiones de los motores Diesel, sin afectar las ventajas de su utilización; por lo tanto se hace necesario analizar el Costo-Beneficio de dicha tendencia.

En 1998 el departamento de energía (DOE) de Estados Unidos, patrocinó un estudio de Impacto Ambiental para evaluar los efectos de contar con una regulación capaz de hacer operar los motores Diesel al nivel de eficiencia ecológica de los motores de gasolina. El resultado de dicho estudio fue que la economía que invirtiera en el desarrollo de tecnologías capaces de llevar el motor Diesel a ese nivel de limpieza, obtendría una relación Costo-Beneficio de17:1 (Diecisiete Dólares recuperados por cada Dólar invertido) . Con este rendimiento se justificó el desarrollo de las nuevas regulaciones en emisiones Diesel.

análisis preliminar al tipo de normas

Para fines de este artículo, se discutirán las normas europeas, americanas y desde luego las mexicanas; en este inciso se mencionarán los aspectos que estas tres normas comparten en común; en los incisos siguientes se analizarán las características particulares de cada una de las tres normas.

Los aspectos más relevantes que las tres normas tienen en común son:

1) Todas son de aplicación gradual, es decir, que se tendrá un esquema de aplicación en el tiempo (particular para cada caso), iniciando en Octubre de 2005, y terminando en 2012.

2) En todos los casos se requerirá de una norma asociada para regular la calidad del combustible. Esto implica que con los combustibles actuales no es posible lograr los nuevos niveles de emisiones

3) Para las tres normas, el método de prueba es a Volumen Constante (CVS), por lo que se deberá contar con un laboratorio computarizado de análisis de gases de escape, los cuales pasarán TODOS por los sensores del laboratorio durante TODA la duración de la prueba. De esta masa de gases, la computadora del laboratorio, escogerá sus muestras de manera aleatoria

4) Los parámetros de control establecidos de manera principal en las tres normas, se expresan en términos de peso de emisiones por cada unidad de potencia utilizada a lo largo de un período de tiempo determinado, como se ilustra en la

TABLA I (UNIDADES PARA LAS EMISIONES)

EMISOR

UNIDADES

PESO

POTENCIA

TIEMPO

EUROPA

Gramos (G)

Kilowatt (KW)

Horas (h)

ESTADOS UNIDOS

Gramos (G)

Kilowatt (KW)

Horas (h)

MÉXICO

Gramos (G)

Caballo Fuerza al Freno (BHP)

Horas (h)

5) La implicación de utilizar unidades de potencia, resulta en la necesidad de complementar el sistema de pruebas con un dinamómetro capaz de generar una resistencia, forzando al motor a una serie de condiciones de entrega de una potencia determinada. La configuración básica de este módulo de prueba, se muestra en la FIG “A”

6) En todas las pruebas determinadas por las tres normas, se incluye una especificación para partículas (PM), por lo que el sistema de prueba, también deberá incluir los medios para filtrado de los gases de escape, así como la capacidad de determinar la masa y peso de las partículas atrapadas (Véase FIG “A”).

FIGURA “A” Diagrama Esquemático de un Laboratorio de Emisiones.

breve descripción de la norma EURO IV

El 16 de Febrero del 2000 en el seno de la Comunidad Económica Europea, el grupo MVEG (Motor Vehicles and Emissions Group), emitió la directiva 88/77 EEC, la cual contiene la nueva norma de emisiones EURO IV.

La TABLA II muestra de forma comparativa la reducción esperada en niveles de emisiones una vez implantada la Norma EURO IV.

TABLA II - EFECTO DE DIRECTIVA 88/77 EEC (G/kWh)

REGULACIÓN

CO

HC

PM

PM

EURO III

5.45

0.78

5.0

0.21

EURO- IV

4.00

0.55

3.5

0.03

La norma EURO IV, requiere de dos ciclos de prueba, conocidos como Ciclo Estacionario Europeo (ESC) y el Ciclo Transitorio Europeo (ETC). EL Ciclo Estacionario Europeo, consiste en 13 modos de operación fija, pero con diferentes revoluciones, porcentaje de carga y factor de peso. La duración total es de 28 minutos, en donde el primer modo es de cuatro minutos y los otros doce modos tienen una duración de dos minutos cada uno. Las revoluciones del motor en prueba se calculan a partir de la Potencia Neta Máxima y la curva de operación del motor. La gráfica de la prueba ESC, se muestra en la FIG “B”

FIGURA “B” Gráfica del Ciclo ESC (%Carga-%Revoluciones)

EL Ciclo Transitorio Europeo (ETC), simula tres condiciones de manejo: La primera parte del ciclo, son 600 segundos de marcha urbana, la parte intermedia consta de otros 600 segundos de marcha en zona rural y finalmente se tienen 600 segundos de marcha en carretera. En cada segmento se varían acorde las condiciones de las revoluciones del motor y el torque del mismo. Esta prueba tiene la posibilidad de realizarse en un banco de pruebas de motor o en un dinamómetro de chasises. La FIG “C” ilustra el desarrollo gráfico del ciclo ESC.

FIGURA “C” Gráfica del Ciclo ETC (Velocidad del Vehículo Km/h-Tiempo Seg)

Para el caso del combustible, la directiva EURO 88/77 EEC considera una norma específica para DIESEL de bajo azufre. Esta norma aún está en proceso, pero se basa en el método de prueba ISO14598, para combustibles Diesel de Ultra Bajo Azufre (ULSD).

El esquema de introducción de la norma EURO IV, está planeado para iniciar con el año modelo 2005, a partir de Octubre del 2005 y terminar la fase introductoria con el año modelo 2012.

breve descripción de la norma HD2007

En Diciembre del 2000, la Agencia de Protección al Ambiente (EPA), publicó el programa HD2007, este programa consiste en una serie de acciones para implantar la norma HD2007, con el fin de reducir las emisiones provenientes de los motores y vehículos Diesel.

De manera comparativa, la TABLA III muestra el nivel de reducción de emisiones de motores Diesel que el programa HD2007 espera obtener:

TABLA III - EFECTO DEL PLAN HD - 2007 DE LA EPA (G/BHP-h)

REGULACIÓN

CO

HC

PM

PM

EPA-2004

15.5

1.3

4.0

0.10

EPA-2007

15.5

0.14

0.20

0.01

La norma HD2007, consta de una prueba en ciclo transitorio FTP (Federal Testing Procedure), con una duración de 20 minutos y 1890 posiciones definidas de torque y revoluciones del motor. Los distintos requerimientos de torque y revoluciones permiten similar condiciones reales de manejo, en ciudad, suburbios y carreteras.
La FIG “D” muestra la gráfica de operación del ciclo transitorio a lo largo de sus 1890 puntos de referencia :

FIGURA “D” Ciclo Transitorio FTP HD2007(Velocidad %-Tiempo Seg)

El programa HD2007, considera un plan de introducción iniciando con el año modelo 2007, en Octubre del 2006. Para entonces se espera tener el Diesel de bajo azufre (denominado “Green Diesel”), disponible en todo Estados Unidos. La fase introductoria terminará al final del año modelo 2010.

breve descripción del esquema normativo mexicano

Hasta hoy, en México los niveles de emisiones provenientes de vehículos y motores Diesel se han regulado por medio de la norma NOM-044-ECOL-1993, aplicada a vehículos y motores nuevos que se fabrican o importan para venderse en nuestro país; esta norma ha venido complementándose con la norma NOM-045-ECOL-1996, que se aplica a vehículos en circulación. La norma 044, desde su publicación quedó sujeta a que PEMEX tuviese disponible el Diesel de bajo azufre en todo el territorio nacional, sin embargo esto aún no sucede, por lo que la SEMARNAT en Febrero de 2003 la declaró la norma 044 como inaplicable, ya que de acuerdo a la Ley de Metrología, es requisito que toda norma vigente pueda entrar en efecto sin ninguna condición adicional.

A ese respecto, la SEMARNAT publicó el acuerdo 065, en el cual se establecía la homologación de los certificados obtenidos por los vehículos y motores Diesel por parte de las autoridades ecológicas del país de origen del producto y/o de la tecnología.

Por lo anterior, en México desde 2003, todo motor o vehículo Diesel comercializado en el mercado nacional, debe estar certificado en su país de origen y además cumplir con la prueba de opacidad especificada en la norma 045.

Desde el año pasado, la SEMARNAT ha venido trabajando en la integración de una nueva norma para regular los niveles máximos de emisiones Diesel a partir del año modelo 2006. Esta norma está en la fase de proyecto y especificará los máximos niveles de CO, HC, NOX y PM, provenientes de los gases de escape de los motores y vehículos nuevos empleando Diesel como combustible.

El proyecto de norma denominado NOM-PA-044-SEMARNAT/2005, está programado para terminarse a fines de 2005 (a tiempo para la introducción de EUROIV). Un grupo de trabajo que incluye autoridades ecológicas, fabricantes e importadores de motores y vehículos, asociaciones de usuarios de estos productos y representantes del IMP; sesiona frecuentemente avanzando hacia la terminación de dicha norma.

La norma mexicana SEMARNAT 044, tendrá un procedimiento de prueba a volumen constante y podría ser para el motor o para el chasis. Incluirá también una prueba dinámica para partículas en suspensión y se aplicará a motores y vehículos nuevos buscando certificación para ser comercializados en México.

el estado actual de las cosas

Desde los primeros estudios realizados en 1998, se llevan siete años planeando la introducción de los nuevos estándares de emisiones para Diesel, algunos aspectos han avanzado mejor de lo esperado, pero también se tienen contratiempos, especialmente en las áreas tecnológicas y logísticas. Por ejemplo, en Europa se tiene un retraso con la implantación de nuevas tecnologías electrónicas en motores y sin estas no es posible que ningún motor llegue a cubrir los nuevos niveles de emisiones. Por otro lado en Estados Unidos, se tienen menos problemas por introducción de nuevas tecnologías, al contrario, la EPA recién descubrió que algunos fabricantes han desarrollado estrategias de control electrónico capaces de burlar los resultados de las pruebas ecológicas establecidas en el programa HD2007, estos dispositivos reconocidos como “Defeat Devices” le han dado un giro inesperado al programa. La TABLA IV, sumariza el estado actual de las cosas

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TABLA IV - ESTADO ACTUAL DE LAS COSAS

CONCEPTO EURO IV

HD2007

NOM-044


Avance de la Tecnología de Motores
Se reportan problemas con los dispositivos OBD (Capacidad de Diagnóstico a Bordo), se podría retrasar el inicio de la fase introductoria La tecnología de motores está lista y disponible
El precio aún es incierto, pero no se considera un problema mayor para estándares europeos
El mercado nacional está en espera de las nuevas versiones de motores de alto rendimiento ecológico
Combustible de Bajo Azufre Ya se tiene disponible en Inglaterra, Alemania y Francia, se planea tenerlo a tiempo en toda la Comunidad Europea Este combustible ya está disponible en California y con capacidad de producción en una decena de refinerías en Estados Unidos y Canadá
El precio podría ser un problema, pero el plan es que la demanda en volumen lo reducirá
Se tiene la intención de importar el combustible al inicio del programa, con el crecimiento del mercado, se empezará a fabricar localmente.
Se desarrollará una nueva norma para las especificaciones de este combustible
Equipos de Prueba Disponibles y operando
Disponibles y operando Disponibles y esperando por la terminación de la norma para adecuarse a sus necesidades
Métodos de Prueba Definidos, probados y aceptados En revisión, ya que se encontraron irregularidades en dispositivos de control capaces de desvirtuar las pruebas En desarrollo, conjuntamente con la Norma 044
Próximas Acciones Posible retraso de la introducción por anunciarse en breve Cambio radical en el método de prueba, y cambiar a Dispositivos de Medición a Bordo (OBTD)
Eliminar pruebas de volumen constante y usar pruebas de tiempo real
Terminar la NOM-044, pero manteniendo la flexibilidad de analizar tendencias para realizar cambios de último momento

Es posible que tanto los planes europeos como los americanos se vean afectados y quizá hasta retrasados, pero como se estableció al inicio de este artículo, la realidad es que la sociedad en general se beneficia con la implantación de estas normas. Es por esto que en México debemos seguir como hasta ahora, ignorando esas dificultades y preparándonos con una norma mexicana capaz de derivar de las nuevas tecnologías un beneficio real para todos los habitantes de nuestro país.

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