AJUSTE, IMPLEMENTACIN Y EVALUACIN DE LA METODOLOGA
RINGELMANN PARA EL CONTROL DE FUENTES MVILES DE EMISIN
TIPO DIESEL EN LA CIUDAD DE BOGOT D.C.
Luis Elkin Guzmn Ramos
U N I V E R S I D A D E L B O S Q U E
FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL
Bogot, D.C.; mayo de 2004
1
UNIVERSIDAD EL BOSQUE
FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL
AJUSTE, IMPLEMENTACIN Y EVALUACIN DE LA METODOLOGA
RINGELMANN PARA EL CONTROL DE FUENTES MVILES DE EMISIN
TIPO DIESEL EN LA CIUDAD DE BOGOT D.C.
PLANEACIN AMBIENTAL
DAMA
SECRETARIA DE TRANSITO Y TRANSPORTE
POLICA NACIONAL
Luis Elkin Guzmn Ramos
Tutor Ing. Robinsson Rodrguez
Asesora Metodolgica Dr. Claudia Maria Cardona L.
Bogot D.C.; mayo de 2004
2
FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL
PLANEACION AMBIENTAL
TTULO: Ajuste, implementacin y evaluacin de la metodologa Ringelmann para el
control de fuentes mviles de emisin tipo diesel en la ciudad de Bogot D.C.
ESTUDIANTE: Luis Elkin Guzmn Ramos
APROBADO SI__ NO__
TUTOR: Ing. Robinsn Rodrguez OBSERVACIONES
_______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________ ASESOR METODOLGICO: Claudia Maria Cardona L. OBSERVACIONES _______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________
JURADO 1 OBSERVACIONES _______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________
JURADO 2 OBSERVACIONES _______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________
3
Agradecimientos
Al Ing. Robinsn Rodrguez, tutor temtico, por su confianza y constante apoyo para la
realizacin de este proyecto.
A la Asesora Metodolgica Claudia Maria Cardona, por su permanente asesora para la
realizacin del material educativo y sus enseanzas dentro de la carrera.
Al Ing. Nestor Rojas, por su apoyo en nuevos conocimientos para la formacin y
elaboracin del presente documento
Al DAMA, la STT de Bogot D.C., la Polica Nacional y la Universidad Nacional por
su colaboracin y el apoyo brindado para poder realizar el presente proyecto.
.
4
Dedicatoria
A mis padres que me han dado la oportunidad
de ser un profesional capacitado
A los que hicieron posible la creacin de tan bella facultad
Para construir un mejor futuro.
5
Tabla de Contenido
PGINA
Introduccin 10
1. Planteamiento del problema 11
1.1 Problema de investigacin 11
1.2 Objetivos 11
1.2.1 Objetivo general 11
1.2.2 Objetivos Especficos 11
1.3 Justificacin 12
2. Marco terico 13
2.1 Atmsfera 13
2.2 Contaminacin atmosfrica 15
2.3 Clasificacin de los contaminantes 16
2.3.1 Contaminantes primarios 16
2.3.2 Contaminantes secundarios 16
2.3.3 Contaminantes criterio 16
2.4 Material particulado 17
2.5 Efectos sobre la salud humana por exposicin a material particulado 20
2.6 Vehculos con motor Diesel 22
2.7 Problemas del transporte urbano en Bogot 27
2.8 Mtodos de medicin para fuentes mviles con motor tipo Diesel 29
2.8.1 Opacmetro 29
2.8.1.1 Medicin de opacidad 29
2.8.2 Ringelmann 30
6
2.8.2.1 Descripcin y metodologa de preparacin de la tabla
para fuentes fijas. 31
2.8.2.2 Uso de la tabla para fuentes fijas 32
2.8.2.3 Requerimientos de la observacin generales para fuentes fijas 33
2.8.2.4 Certificacin 34
2.8.3 Ringelmann para fuentes mviles 35
2.8.3.1 Requisitos y restricciones iniciales de observacin
para fuente mviles. 36
2.9 Metodologa Ringelmann En Colombia 37
2.10 Metodologa Ringelmann a nivel internacional 39
2.10.1 Ringelmann para chiles 39
2.10.1.1 Construccin y uso de la tarjeta Ringelmann de chile 40
2.10.2 Ringelmann para Brasil 41
2.11 Marco legal para vehculos con combustible tipo Diesel 42
3. Mtodos 44
4. Resultados 47
5. Discusin de resultados 58
6. Conclusiones 61
7. Recomendaciones 63
Bibliografa 65
Referencias 68
Anexos
7
LISTA DE TABLAS Y FIGURAS
TABLAS Pg. Tabla 1. Composicin de la atmsfera 12
Tabla 2. Efectos En La Salud Humana Por Exposicin A Material Particulado 20
Tabla 3. Caractersticas De La Escala De Grises 45
FIGURAS
Figura 1. Formacin De Las Partculas En Los Motores Diesel 19
Figura 2. Composicin Tpica De Las Partculas En Un Motor Diesel De Trabajo
Pesado medida en el heavy duty transient cycle 22
Figura 3. Reduccin de Partculas Segn Tecnologas En El Automotor 24
Figura 4. Primera Tarjeta Ringelmann Para Bogot 36
8
Figura 5. Tarjeta Ringelmann Para Chile 37
Figura 6. Tarjeta Ringelmann Para Brasil 39
Figura 7. Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1980 Y Anteriores 47
Figura 8. Desviacin Estndar Entre El Observador Y El Opacmetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1980 Y Anteriores 48
Figura 9. Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1981 1985 49
Figura 10. Desviacin Estndar Entre El Observador Y El Opacmetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1981 1985 49
Figura 11. Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1986 1990 50
Figura 12. Desviacin Estndar Entre El Observador Y El Opacmetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1986 1990 51
Figura 13. Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1991 1995 52
Figura 14. Desviacin Estndar Entre El Observador Y El Opacmetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1991 1995 53
Figura 15. Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1996 2000 54
Figura 16. Desviacin Estndar Entre El Observador Y El Opacmetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehculos Entre 1996 2000 55
Figura 17. Desviacin Estndar de Observadores Con Diferencia de
Certificacin Con Respecto Al Opacmetro 55
9
Introduccin
Alarmados por el creciente ndice de contaminacin generado por el parque automotor
que a diario circula por la ciudad y especficamente por los vehculos que cuentan con
motores tipo Diesel, se genera la necesidad por parte de la autoridad ambiental de
establecer formas y mecanismos, mediante nuevas metodologas, para el control en va de
dichos automotores.
Dados los diferentes estudios realizados en el ambito internacional como nacional de la
afeccin que puede llegar a causar el principal contaminante de estos motores Diesel -que
es el Material Particulado-, en la salud humana y en el medio natural; se ve la necesidad de
implementar nuevas metodologas que ayuden a minimizar el impacto que se esta
generando por parte de las fuentes mviles de emisin, que segn estudios aportan el 60%1
de la contaminacin al recurso aire.
El Departamento Tcnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA) con fin de dar
una respuesta rpida a la ciudadana del grado de contaminacin, adopt la Tarjeta
Ringelmann para el control de fuentes mviles de emisin de tipo Diesel, de forma
emprica.
La intencin al realizar este trabajo es tomar la informacin disponible sobre la
metodologa Ringelmann, ajustndola con la realidad de la ciudad permitiendo la
implementacin de la misma, para dar un control de forma rpida, econmica y veraz a las
emisiones de los motores tipo Diesel.
1 Estudio JICA, Bogot D.C., 1991
10
1. Planteamiento del problema.
1.1 Problema de Investigacin
La importancia de generar un mayor control a los vehculos que presentan motores tipo
Diesel lleva a implementar nuevas metodologas que puedan ser eficaces y vlidas ante el
usuario, como lo es la metodologa en la que se va ha enfocar este trabajo, la cual en un
principio dentro de su implementacin para la ciudad de Bogot D.C., cont con diferentes
problemas que no le permitieron tener estas caractersticas.
El problema de investigacin busca entonces resolver tres problemas bsicos a travs de
un objetivo nico: 1. Los ajustes que debera presentar la Tarjeta Ringelmann basados en
informacin disponible sobre la misma. 2. La capacitacin de un personal para generar la
implementacin de la metodologa dentro de la ciudad. 3. La evaluacin de la misma para
que sea veraz ante los ojos tanto de las autoridades como de los usuarios con fines
sancionatorios.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Ajustar, implementar y evaluar la metodologa Ringelmann para fuentes mviles con
motor tipo Diesel para la ciudad de Bogot D.C.
1.2.2 Objetivos especficos
11
a. Realizar un inventario de toda la informacin diponible de la metodologa
Ringelmann a nivel internacional y los temas relacionados al proyecto.
b. Generar una tarjeta Ringelmann que se ajuste a las condiciones reales de la
ciudad de Bogot D.C., para realizar tomas de muestras.
c. Establecer la capacitacin del personal para la toma de muestras con la
metodologa Ringelmann dentro de puntos establecidos en la Ciudad de Bogot
D.C.
d. Realizar comparaciones entre los datos medidos o tomados con la metodologa
Ringelmann vs los datos obtenidos de los equipos de medicin, para definir la
confiabilidad de los resultados mediante desviaciones entre las metodologas y
establecer cambios necesarios en los mecanismos de capacitacin y certificacin
del personal encargado de la toma de muestras de emisin.
1.3 Justificacin
El agotamiento de un ambiente sano hace que la comunidad sometida a una presin real
de emisiones atmosfricas dadas por las fuentes mviles de emisin especficamente por los
motores tipo Diesel que generan afecciones en la salud de las personas conllevan a que este
proyecto de investigacin sea de gran importancia, dado que permite de una forma rpida,
econmica y prctica identificar el grado de contaminacin, llevando de esta forma ha
establecer los debidos correctivos para minimizar la contaminacin dada por los vehculos
con motor tipo Diesel y mejorar la calidad de aire dentro de la ciudad de Bogot, D.C.
12
2. Marco terico
2.1 Atmsfera
Qumicamente la tierra esta dividida en tres partes que son la parte slida, la lquida y la
gaseosa las cuales reciben as mismo los nombres de Litsfera, Hidrsfera y Atmsfera. 2
La atmsfera es una mezcla de gases con numerosas partculas en suspensin, unas
slidas y otras lquidas. Donde la atmsfera en su parte inferior es elctricamente neutra y
tiene pocos iones libre, mientras que en la parte superior est extensamente ionizada,
adems de una forma general se divide en tres capas: Tropsfera, Estratsfera e ionsfera.
Los principales componentes de la atmsfera son el nitrgeno y el oxgeno, en porcentaje
casi constante que constituyen un 99.04% en volumen y suele variar de un da a otro, de
una altura a otra y de un lugar a otro. El componente que mayor variacin tiene es el vapor
de agua. Este vapor de agua es determinante en la composicin del aire seco, es decir en el
aire del cual se ha extrado todo el vapor de agua. 3
La fuerza de gravedad es mayor sobre una molcula pesada que sobre una ligera, por lo
que hay una tendencia a la sedimentacin de molculas de alto peso molecular, razn por la
cual el aire seco a nivel del mar tiene solo el 19% de oxigeno.
2 CENTRO DE ESTUDIOS E INVESTIGACIONES AMBIENTALES, Diagnostico Ambiental de emisiones atmosfricas en vehculos, 2002, Pg. 98 3 J. GLYNN H., Ingeniera Ambiental, Ed. Prentice may, 1996, p. 778
13
Adems de la altura la luz solar ejerce otros efectos de los cuales resulta la adsorcin de
la luz ultravioleta por el oxigeno formndose as el ozono (03) cuya capa se sita
principalmente a unos 22 Km. Sobre el nivel de la superficie terrestre. La composicin de
la atmsfera tiene variados elementos como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 1.Composicin de la atmsfera
GASES SMBOLO
QUMICO
CONCERTACI
N % En Volumen
Gases activos
Nitrgeno N2 78,09
Oxigeno O2 20,95
Hidrogeno H2 5.0 x 10 - 5
Gases Inertes % En Volumen
Argn Ar 0.93
Helio He 5,2 x 10 -4
Neon Ne 1.8 x 10 -3
Criptn Kr 1,0 x 10 4
Xenn Xe 8.0 x 10 -6
Radn Rn 6.0 x 10 - 18
Gases Variables
Dixido de carbono CO2 3.6 x 10 -2
Ozono O3 1.0 x 10 - 6
Fuente Glynn H. Ingenieria Ambiental,1996, p. 218
14
2.2 Contaminacin Atmosfrica4
La atmsfera est constituida por varias capas de aire. Las de mayor importancia para el
estudio del control de la contaminacin del aire se llaman troposfera y estratosfera.
a. La troposfera es la capa delgada de aire relativamente denso ms cercana a la
superficie de la tierra. La troposfera contiene el aire que todos los seres vivos
necesitan para respirar.
b. La estratosfera es la capa protectora de aire que ayuda a absorber y dispersar la
energa solar.
Los seres humanos han vivido en el planeta durante miles de aos y sus numerosas
actividades han influido en la composicin del aire antes de que fuese posible medir sus
elementos constitutivos. El aire es una mezcla compleja de muchas sustancias. Los
principales elementos constitutivos del aire son el nitrgeno, oxgeno y vapor de agua.
Aproximadamente 78 por ciento del aire es nitrgeno y 21 por ciento oxgeno. El uno por
ciento restante esta distribuido como se mostr en la tabla 1.
Segn la OMS, 1999 en teora, el aire siempre ha tenido cierto grado de contaminacin.
Los fenmenos naturales tales como la erupcin de volcanes, tormentas de viento,
descomposicin de plantas y animales e incluso los aerosoles emitidos por los ocanos
"contaminan" el aire. Sin embargo, cuando se habla de la contaminacin del aire, los
contaminantes son aqullos generados por la actividad del hombre (antropognicos). Se
puede considerar como contaminante a la sustancia que produce un efecto perjudicial en el
ambiente. Estos efectos pueden alterar tanto la salud como el bienestar de las personas.
Hay cientos de contaminantes en el aire que se presentan en forma de partculas y gases.
El material particulado est compuesto por pequeas partculas lquidas o slidas de
4 ORGANIZACIN PANAMERICANA DE SALUD, Curso de Orientacin Para El Control De La Contaminacin Del Aire, Estados Unidos, Washington D.C. 1999.
15
polvo, humo, niebla y ceniza volante. Los gases incluyen sustancias como el monxido de
carbono, dixido de azufre y compuestos orgnicos voltiles.
2.3. Clasificacin De Los Contaminantes 5
Los contaminantes de la atmsfera se pueden clasificar en contaminantes primarios o
secundarios.
2.3.1 Contaminante Primario.
Es aqul que se emite a la atmsfera directamente de la fuente y mantiene la
misma forma qumica, como por ejemplo, la ceniza de la quema de residuos slidos.
2.3.2 Contaminante Secundario.
Es aquel que experimenta un cambio qumico cuando llega a la atmsfera. Un
ejemplo es el ozono que surge de los compuestos orgnicos voltiles (COVs) y xidos de
nitrgeno que emite una estacin de gasolina o el escape de los automviles. Los (COVs)
reaccionan con los xidos de nitrgeno en presencia de luz solar y producen el ozono,
componente primario del smog fotoqumico.
Adems de la clasificacin mencionada anteriormente, existe otra seleccin de los
contaminantes que se han considerados que causan un efecto negativo en la salud humana,
a los cuales se les denomina contaminantes criterio6.
2.3.3 Contaminantes criterio.
Se han identificado como comunes y perjudiciales para la salud y el
bienestar de los seres humanos. Se les llam contaminantes criterio porque fueron objetos
de estudios de evaluacin publicados en documentos de criterios de calidad del aire. En el
mbito internacional los contaminantes criterios son:
5 BERNARD J. Nebel, Ciencias Ambientales Ecologia y Desarrollo Sostenible, 1999, p. 698 6 ORGANIZACIN PANAMERICANA DE SALUD, 1999. Curso de Orientacin Para El Control De La Contaminacin Del Aire, Estados Unidos, Washington D.C..
16
a. Monxido de carbono (CO)
b. xidos de azufre (SOx )
c. xidos de nitrgeno (NOx )
d. Ozono (O3 )
e. Plomo(Pb) f. Material particulado (Contaminante a tener en cuenta dentro del presente estudio)
2.4 Material Particulado
En la naturaleza, el material particulado se forma por muchos procesos, tales como el
viento, polinizacin de plantas e incendios forestales. Las principales fuentes
antropognicas de pequeas partculas incluyen la quema de combustibles slidos como la
madera, el carbn y la mala combustin en los vehculos donde la fraccin slida se denota
como holln, la cual tiende a formar cadenas en donde el compuesto principal es el carbn,
las actividades agrcolas como la fertilizacin y almacenamiento de granos y la industria de
la construccin.
Las Partculas suspendidas totales (PST) son las partculas slidas o lquidas del aire, se
incluyen contaminantes primarios como el polvo y holln y contaminantes secundarios
como partculas lquidas producidas por la condensacin de vapores. Como se mencion
anteriormente, desde la segunda mitad de la dcada de 1980, varios pases incluyeron en
sus normas sobre material particulado a las partculas cuyo dimetro era menor de 10 m 7
(MP10). Pero durante la segunda mitad de la dcada de 1990, las normas sobre material
particulado consideraron no solo el MP10 sino tambin al material particulado con un
tamao de 2,5 micrmetros de dimetro aerodinmico (MP2,5). El motivo de este cambio,
es que las partculas ms pequeas son ms peligrosas para el hombre porque tienen mayor
probabilidad de ingresar a los pulmones.8
7 1 m = 1 micrmetro = 1 micron = 10 -6 metros. 8 Organizacin Panamericana de Salud, CURSO DE ORIENTACIN PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIN DEL AIRE, Estados Unidos, Washington D.C. 1999.
17
Haciendo nfasis en las (PST) dentro del documento del Banco Mundial lo describen
como las partculas con un dimetro aerodinmico de menos de 70 m; las partculas de
ms de 10 m de dimetro son resultado de acciones fsicas como la erosin causada por
el viento o las operaciones de molienda y tienden a sedimentarse cerca de su fuente de
emisin. Las partculas con un dimetro aerodinmico de 10 m o menos, conocidas como
partculas inhalables en suspensin o MPI0 se mantienen en la atmsfera durante perodos
ms largos debido a sus bajas velocidades de sedimentacin; el MP10 puede penetrar
profundamente en las vas respiratorias y afectar la salud de los seres humanos. El MP con
un dimetro aerodinmico de 2,5 m a 10 m o menos recibe el nombre de partculas finas
(MP2,5), en tanto que las ms grandes se llaman partculas gruesas.
En general, las partculas gruesas son producto del polvo arrastrado por el viento, de los
vehculos que recorren caminos no pavimentados, la manipulacin de materiales y las
operaciones de trituracin y molienda. Casi toda el MP emitido por los vehculos
automotores est compuesta por partculas finas y una gran fraccin de ellas tiene un
dimetro aerodinmico inferior a 1 m.
El MP2,5 son el resultado de la quema de combustibles fsiles dentro de diferentes
actividades antropognicas. El MP2,5 tambin puede formarse en la atmsfera como
aerosoles debido a reacciones qumicas entre gases tales como el SO2' NOx y compuestos
orgnicos voltiles. Los sulfatos, comnmente generados por la conversin de emisiones de
azufre primario, constituyen la fraccin ms grande, en masa, de MP2,5. El MP2,5 tambin
puede formarse como resultado de la solidificacin de sales de metales voltiles en forma
de cristales tras el enfriamiento de los gases calientes del escape de los vehculos en el aire
ambiente.
El MP2,5 pueden permanecer suspendido en el aire y recorrer grandes distancias a
diferencia del MP con tamao superior de 10 micras puede precipitar de una forma rpida
en mucho de los casos, respecto a los diferentes vehculos se puede anotar en relacin a la
generacin de material particulado que los vehculos de gasolina tienen tasas de emisin de
MP ms bajas que los vehculos diesel, pero que el material particulado emitido por los de
18
gasolina puede llegar a generar mas efectos negativos en la salud humana por ser de menor
tamao. Segn el estudio del Banco Mundial, 1997 en los vehculos diesel ms antiguos, la
contribucin del holln dentro de las emisiones de partculas se encuentra entre el 40% y el
80%; los hidrocarburos pesados, hace referencia a la fraccin orgnica soluble del MP,
tienen su origen en el aceite lubricante, el combustible no quemado y los compuestos que se
forman durante la combustin.
Segn el estudio citado anteriormente el humo negro, asociado con la porcin de holln
que se encuentra en el MP emitido por vehculos diesel, se forma debido a una deficiencia
de oxgeno durante la fase de combustin o de expansin, esta formacin que es presentada
dentro de la posterior figura, muestra primero, una pequea fraccin del combustible es
descompuesto durante la oxidacin y calentado hasta cuando los radicales metil, bajo las
condiciones ricas de combustible, forman pequeas molculas de acetileno y reaccionan en
radicales de diferentes tamaos. Los radicales de los hidrocarburos se condensan
qumicamente para formar las primeras partculas. Las primeras partculas consisten de
agregados similares a una cadena los cuales son simbolizados como una bola en la figura.
Las partculas son compuestos slidos y lquidos y contienen pequeas cantidades de
aromticos, las cuales estn interconectadas por cadenas de hidrocarburos flexibles.
Durante el calentamiento de las partculas en la llama se forman ms de estas cadenas, la
estructura aliftica es convertida en compuestos y anillos aromticos debido a la
estabilidad de los aromticos. Finalmente los compuestos poliaromticos se pueden
separar de las partculas cuando ellas se sitan en la superficie y todos los enlaces
qumicos son saturados.9
La formacin de humo azul, gris y blanco se debe a los hidrocarburos condensados en el
escape de los vehculos diesel. El humo azul o gris es el resultado de la vaporizacin del
aceite lubricante, en tanto que el humo blanco se produce durante el arranque del motor a
baja temperatura. Los aditivos del combustible como el bario, el calcio o el magnesio
9 SERRANO R. Juan Carlos, INFLUENCIA DE CARGA DE UN MOTOR DIESEL EN LA GENERACION Y MORFOLOGA DE LAS PARTCULAS DE EMISIN, Universidad Los Andes, 2001.
19
reducen las emisiones de humo pero incrementan las de partculas de sulfatos, y pueden
adems incrementar las de hidrocarburos aromticos policclicos.10
2.5 Efectos En La Salud Humana Por Exposicin A Material Particulado
Las partculas de ms de 10 m de dimetro, inhaladas por la nariz, se depositan en la
seccin extratorcica de las vas respiratorias, en tanto que las fracciones de 2,5 m a 10
m se depositan cerca de las vas areas finas. El MP2,5 preocupan ms porque pueden
evadir el sistema de defensa del aparato respiratorio humano y llegar al tejido pulmonar,
donde pueden permanecer alojadas durante aos o, en el caso de las partculas solubles,
pueden ser absorbidas en el torrente. La deposicin del MP se incrementa cuando se respira
por la boca. La presencia de partculas en el aire ambiente se ha vinculado a una mayor
mortalidad y morbilidad y una funcin pulmonar disminuida.
Los efectos principales en la salud que son causa de preocupacin, incluyen los efectos
en la respiracin y el sistema respiratorio, el agravamiento de afecciones respiratorias y
cardiovasculares ya existentes, la alteracin de los sistemas de defensa del organismo
contra materiales extraos, daos al tejido pulmonar, carcinognesis y mortalidad
prematura. Las personas con afecciones pulmonares o cardiovasculares crnicas
obstructivas, influenza o asma, los ancianos y los nios son los ms sensibles. (GLYNN H.,
1996)11
10 BANCO MUNDIAL, Contaminacin Atmosfrica Por Vehculos Automotores, Experiencias recogidas en seis centros urbanos de Amrica Latina, 1997 11 J. GLYNN HENRY, Ingeniera Ambiental, Ed. Prentice may, 1996
20
Figura 1. Formacin De Las Partculas En Los Motores Diesel
21
TABLA 2. Efectos En La Salud Humana Por Exposicin a Material Particulado
Concentracin (g / m3) Efecto Observado Impacto
200 Disminucion capacidad respiratoria Moderado
250 Aumento en enfermedades
respiratorias en ancianos y nios
Moderado
400 Afecta a toda la poblacin Grave
500 Aumento de mortalidad en adultos mayores y enfermos Muy
grave
Fuente. Universidad Nacional de Colombia Curso de Capacitacin de emisin de
Fuentes Mviles , 2003, p. 7
2.6 Vehculos Con Motor Diesel
Dentro de las fuentes mviles de emisin12, la mayora de los problemas tcnicos
asociados ha sido por el uso de gasolina, en su mayora ya resueltos. Est claro que las
reducciones de las emisiones de estos vehculos no son suficientes para resolver el
problema de la contaminacin de aire en muchas reas. Los autobuses y camiones diesel
han recibido cada vez ms atencin por su importancia como fuentes de partculas y NOx.
El deterioro por emisiones a causa de estos vehculos es muy bajo comparado con la
gasolina; as mismo presentan de manera inherente bajas emisiones de hidrocarburos (HC),
aunque estos hidrocarburos son de mayor peso molecular y por lo tanto de diferente
naturaleza de las que se derivan de la gasolina. Los motores diesel con un mantenimiento
inadecuado generan humos molestos, que son motivo frecuente de queja por parte de la
poblacin.13
12 Se denominan fuentes mviles de contaminacin atmosfrica, aquellos que por razn de su uso o propsito, es susceptible de desplazarse, como los automotores o vehculos de transporte a motor de cualquier naturaleza. Quienes expulsan agentes contaminantes que afectan al ser humano o al ambiente MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE, Decreto 948 del 5 de junio de 1995 13 Seccin de Quejas, Reclamos y Soluciones DAMA.
22
Segn el estudio de la Organizacin Mundial de la salud, 1995. Las emisiones de humo
de los motores diesel estn compuestas principalmente por partculas de carbono no
quemado y generalmente se producen por el exceso de combustible disponible, como
tambin se muestra en la figura que se muestra posteriormente. Lo anterior ocurre
principalmente bajo condiciones de alta carga y de esfuerzo para el motor, cuando requiere
combustible adicional para lograr mayor potencia. Un error comn de mantenimiento es la
falta de limpieza o la falta de cambio del filtro de aire que se encuentra sucio que puede
producir altas emisiones de humos, ya que puede estrangular el paso de aire hacia el motor,
produciendo una disminucin de la mezcla ptima de aire combustible. La operacin del
vehculo tambin es importante porque las emisiones de humo disminuyen mediante el
correcto cambio de velocidades a fin de mantener la operacin del motor a un mejor ritmo,
la aceleracin moderada y menor velocidad de aceleracin en carretera. Las sustancias que
podemos encontrar en una cantidad que se considere como contaminante cuando el
vehculo se encuentra en mal estado son:
a. CO
b. HC no quemados
c. Alquitranes
d. Olores
e. Humos negros
f. Humos blancos
g. Aldehdos
23
Figura 2. Composicin Tpica de las Partculas en un Motor Diesel de Trabajo Pesado medida en el Heavy- Duty Transient Cycle
Ceniza y otros13%
asufre y agua 14%
Aceite sin quemar
25%
Combustible sin quemar
7%
carbon 41%
Fuente. Mett SF Catalitic Diesel Particulate Filtres, NETT TECHNOLOGY Inc. Ontario Canada.
Dentro del mismo estudio, se menciona que a nivel global los enfoques para controlar las
emisiones de motores diesel son de tres tipos:
a. Modificaciones al motor, incluyendo aspectos como la configuracin y el diseo de la
cmara de combustin, el patrn y tiempo de la inyeccin del combustible, el cargador
turbo y la vlvula de recirculacin de gas de descarga (RGE).
b. El tratamiento final de las emisiones, incluyendo trampas, oxidantes, catalizadores
c. Modificaciones de los combustibles, incluyendo el control de sus propiedades, aditivos
y combustibles alternos.
Las tcnicas para el control de NOx que estn siendo aplicadas incluyen sincronizacin y
presin de inyeccin variables, enfriamiento de la carga del combustible y el RGE. El
atraso del tiempo para la inyeccin del combustible, aunque es un mtodo bien conocido
para limitar la formacin de NOx, puede aumentar el consumo de combustible y las
emisiones de partculas e hidrocarburos.
24
Estos problemas pueden mitigarse variando la sincronizacin de inyeccin de acuerdo a
la carga del motor o la velocidad. Tambin la inyeccin a alta presin puede disminuir estos
problemas. Si se acompaa de controles electrnicos, parece que las emisiones de NOx
pueden reducirse de manera significativa obteniendo mejoras simultneas en el ahorro de
combustible (aunque no tan importante cuando se introducen controles electrnicos, sin un
requisito de emisin).
Cuando las normas sobre partculas son laxas, las modificaciones del motor son
suficientes, para disminuir las emisiones de estos vehculos estas modificaciones son muy
importantes en la disminucin de las partculas y los NOx como se muestra en la figura
posterior donde se ve que al mejorar la tecnologa se reduce dichos contaminantes. Estos
cambios incluyen el diseo de la cmara de combustin, el tiempo de la inyeccin y el
patrn de aspersin, el cargador turbo, y el uso de RGE. Parece que es posible lograr un
mayor control de las partculas mediante la inyeccin del combustible controlada
electrnicamente, modalidad que se haya en la actualidad en continuo desarrollo. Mediante
tal sistema las seales proporcionales al ritmo de la entrada del combustible y a la posicin
del pistn se registran mediante sensores y se procesan electrnicamente mediante un
sistema de control para determinar la relacin ptima aire-combustible y la
sincronizacin.14
14 Organizacin Mundial de la Salud, CONTAMINACIN ATMOSFRICA CAUSADA POR VEHCULOS AUTOMOTORES, David T. Mage y Olivier Zali, 1995
25
Figura 3. Reduccin de Partculas segn tecnologas en el automotor
Fuente. Mechanical Engineers' Institute, Estados Unidos, 1998
Uno de los factores importantes que deben considerarse para planear el control del diesel
es que las emisiones de NOx, partculas e hidrocarburos estn estrechamente
interrelacionadas15. Por ejemplo el atraso del tiempo dentro de cierto margen disminuye
NOx y las partculas, aunque puede producir un aumento de los HC. Conforme la
tecnologa ha avanzado estas situaciones se han reducido. Muestra de esto son algunos
diseos de los nuevos motores (modificaciones de la cmara de combustin, inyeccin del
combustible electrnicamente controlada) han producido una reduccin controlada de HC,
partculas y NOx.
Los mtodos de tratamiento final16 de las emisiones incluyen trampas, oxidantes
mediante trampas y catalizadores. Los sistemas que utilizan prototipos de oxidantes
mediante trampas han mostrado ser capaces de reducir del 70 al 90 por ciento de las
15 Op Cit. Pg. 121 16 ONURSAL B. Contaminacin atmosfrica por vehculos automotores: experiencias recogidas en siete centros urbanos de Amrica Latina. Washington: The World Bank,1997, 30-44.
26
emisiones de partculas con una adecuada regeneracin, an cuando los vehculos tienen
elevados kilometrajes. Bsicamente el proceso consiste en atrapar una parte importante de
las partculas procedentes del motor y consumirlas antes de que se acumulen, de tal manera
que no saturen el filtro y causen problemas, produciendo mayor consumo de combustibles y
un menor rendimiento.
2.7 Problemtica Del Transporte Urbano En Bogot
Segn Chamorro 2001, dentro del estudio que se referencia se estima que la historia del
transporte en la ciudad de Bogot, se puede tomar desde poco antes de la mitad del siglo
pasado en donde surgieron diferentes necesidades por parte de la poblacin existente en
aquella poca, la cual estaba en aumento rpido al igual que el crecimiento de la misma
ciudad. Este crecimiento se gener por una oferta de bienes y servicios, cada vez mayor,
as como de un cambio significativo de los sistemas de produccin. 17 Es por este
crecimiento que se crea de forma directa y proporcional al crecimiento de un sistema de
trasporte el cual presenta un problema que se define en la actualidad y que generan cada
da una disminucin en la calidad del servicio y un aumento en el mbito de contaminacin
para la ciudad, el cual es el indebido manejo que le ha dado al servicio pblico las empresas
privadas de transporte en donde se encuentran afiliados los diferentes automotores.
Por todo lo anterior, desde la creacin a partir de la ley 99 de 1993 del DAMA y debido
a que los automviles son los causantes aproximadamente del 70%18 de la contaminacin
del aire, no solo en Bogot D.C. sino en todo el mundo. En Bogot D.C. se han creado
estrategias de control tales como Sincronizate con Bogot, programa de pico y placa,
jornada sin mi carro en Bogot, operativos de control sobre la va19 entre muchos otros,
para poder minimizar el grave problema de contaminacin dentro de los centros urbanos
que aumenta a causa del parque automotor de servicio publico, el cual tiene ms de 20 aos
17 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, Efectos De La Contaminacin Por Automviles Sobre Algunas Especies Forestales En La Ciudad De Bogot D.C., Chamorro Clara, Preciado Jair, Santa Fe de Bogot, 2001, Pg. 41 18 DAMA, Control Emisin de Gases Pg. 76 19 El DAMA y la STT ponen en marcha nuevas herramientas de control a los vehculos contaminantes en el D.C., 13 de Junio de 2003; Disponible en: htm: http://www.dama.gov.co/prensa/presabr3.htm
27
de funcionamiento en su mayora y adems el cual no cuenta con una buena programacin
de mantenimiento. Es interesante ver otro aspecto que caracteriza al transporte urbano, con
propietarios que comparten el vehculo, pero tambin los hay que disponen de varias
decenas de ellos; no obstante la mayora poseen un solo automotor lo cual nos lleva al
mismo punto de un deficiente mantenimiento en el parque automotor de servicio pblico.
.
La carencia de un mantenimiento tcnico mecnico del parque automotor del servicio
pblico es dado en parte por la necesidad de explotar al mximo la maquinaria y obtener
una mayor rentabilidad tanto para el conductor como para el propietario desencadenando
eventos de contaminacin por la emisin de partculas y gases producidos por el mal estado
de los automotores, dejando de lado aspectos que deberan ser de cumplimiento obligatorio
como el mantenimiento mecnico general y peridico para as mismo cumplir con los
niveles permisibles de la normatividad vigente establecida.
El manejo del sistema de transporte, desde el punto de vista organizacional ha estado en
manos de los organismos gubernamentales, pero la gestin propiamente dicha ha sido como
se dijo anteriormente llevada a cabo por particulares como se presenta en el Anexo 1 en
donde se presenta la lista de empresas existentes de servicio pblico al 2004.
En resumen, es importante que exista un control por parte de la autoridad ambiental
debido a que el problema de emisiones de fuentes mviles por parte del servicio pblico
que se manifiesta ha simple vista en cualquier parte de nuestra ciudad lleva ha generar
metodologas rpidas y eficientes que nos ayuden a realizar dicha actividad para poder
mejor una calidad de aire urbana que en el momento es un problema de salud y medio
ambiente y de preocupacin para todos.
Ahora bien mencionados los aspectos del indebido mantenimiento que se tiene en el
parque automotor de servicio pblico dentro de la ciudad de Bogot, se suma el problema
para realizar el control de dichos vehculos en las vas de la ciudad, por el tiempo que tarda
realizar cada prueba situacin que se mirar en puntos posteriores.
28
2.8 Mtodos De Medicin Para Fuentes Mviles Con Motor Tipo Diesel.
A continuacin, se presentarn las dos metodologas que son utilizadas en Bogot para
realizar la medicin de emisiones a vehculos con motores tipo diesel en donde nos
centraremos en la segunda que es el objeto de este estudio.
2.8.1 Opacmetro
2.8.1.1 Medicin De Opacidad
Cada reporte de datos de opacidad20 es el resultado del promedio que resulta de la toma
de muestras que se le realizan al vehculo con intervalos de tiempo de 10 segundos, donde
la mitad de este tiempo es para realizar la aceleracin y la otra mitad para permitir que el
vehculo llegue a estado de marcha mnima o ralenti.21 El opacmetro cuenta con un
principio de funcionamiento basado en la transmisin de luz, en donde una porcin de
humo que entra por la sonda de toma de muestra, pasa al tubo de muestra el cual tiene una
longitud determinada de 51 centmetros por la cual circula el humo que es reflejado en un
espejo que se encuentra localizado en el lado opuesto del lente convexo a donde retorna la
luz pasando por el detector y de esta forma determinando el grado de transferencia de luz
que se presenta; es as como se establece que a mayor transmisin de luz es menor el grado
de opacidad y al presentarse menor transmisin de luz, mayor es grado de opacidad de
una muestra de humo.
2.8.2 Ringelmann
Para este estudio se tomar la informacin disponible sobre la metodologa; la cual en sus
principios fue creada para realizar el control a fuentes fijas y luego sera adoptada por otros
pases quienes la adaptaron para realizar controles a fuentes mviles de emisin, como lo
fueron Chile, Brasil y actualmente Colombia.
20 Facultad de reduccin que ocasiona un sustancia al paso por ella de la luz visible. 21 Marcha mnima o ralent: son las especificaciones de velocidad del motor establecidas por el fabricante o ensamblador del vehculo, requeridas para mantenerlo funcionando sin carga y en neutro (para cajas manuales) y en parqueo (para cajas automticas). Cuando no se disponga de la especificacin del fabricante o ensamblador, la condicin de marcha mnima o larenti se establecer a un mximo de 900 rpm del motor
29
La metodologa presenta matices de grises con los cuales se puede establecer la
densidad de la columna de humo de una fuente fija de forma visual; dichos matices fueron
creados por el profesor Maximilian Ringelmann de Paris.
El profesor Ringelmann naci en 1861, fue profesor de ingeniera agrcola en el instituto
Nacional Agronmico y director de la estacin dEssais de Machines en Pars en 1888, y
sostuvo estas posiciones por muchos aos.
La tarjeta fue introducida en los Estados Unidos por William Kent en un artculo
publicado en la revista de Noticias de Ingeniera de noviembre 11 de 1897, con un
comentario que haba aprendido de las tramas de grises en una comunicacin privada con
Bryan Donkin de Londres, donde el uso de esta metodologa se dio en una forma intensiva
durante la poca. Kent propuso en 1899 que la metodologa fuera aceptada como la
medida estndar de la densidad del humo en el cdigo estndar por powerplant testing
que fue formulada por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos.
La Tabla Ringelmann fue usada por los ingenieros del technologic Branch of the
U.S.Geological Survey (el cual despus form los ncleos de las presentes agencias de
minas) en sus estudios del comienzo de la combustin donde no se presenta humo en San
Luis en 1904, y por 1910, haba sido reconocido oficialmente, la ordenanza de humo, que
revis Boston mediante la legislacin de Massachussets.
La tabla es ahora utilizada como un mecanismo para determinar si las emisiones de
humo estn dentro de los limites o estndares permisibles (ordenanzas y estatutos)
establecidos y expresados con referencia a la tabla. Esta es usada extensamente por la ley
de cumplimiento oficial y jurisdicciones que han adoptado estandartes basados en la
metodologa de la Ringelmann.
En 1908, copias de la tabla fueron preparadas por la Technologic Branch of the
U.S.Geological Survey para usar por sus ingenieros de combustibles y por distribucin
30
pblica. En su organizacin en 1910, la agencia de minas asumi este servicio junto con las
otras actividades de comprobacin de combustibles de la Technologic Branch. 22
2.8.2.1 Descripcin y Metodologa de Preparacin de la Tabla para Fuentes
Fijas.
La metodologa Ringelmann es virtualmente un esquema de graduacin de escala de
grises, pasando por cinco (5) tonalidades pasando del Blanco al Negro, puede ser
reproducido con precisin por medidas de una malla rectangular de lneas negras de un
ancho definido y con fondos blancos. La regla dada por el profesor Ringelmann por la cual
la tabla puede ser reproducida en la siguiente forma:
Tabla 0 Todo Blanco
Tabla 1 lneas negras de 1mm de grosor, externo de 10mm e interno cuadrados blancos
de 9mm.
Tabla 2 lneas negras de 2.3mm de grosor, espacio de escuadra23 de 7.7mm
Tabla 3 lneas negras de 3.7mm de grosor, espacio de escuadra de 6.3mm
Tabla 4 lneas de 5.5mm de grosor, espacio de escuadra de 4.5mm
Tabla 5 Todo negro
La tabla, es distribuida por la agencia de minas, proporcionando los matices de las tablas
1, 2, 3 y 4 en una hoja sencilla, el cual son conocidos como Ringelmann No. 1, 2, 3 y 4
respectivamente24. (VER ANEXO 2)
2.8.2.2 Uso De La Tabla Para Fuentes Fijas
Muchos municipios y estados reguladores federales establecen la densidad del humo,
mediante limites basados el la tabla Ringelmann como los publicados por la agencia de
minas de USA. Aunque la tabla no fue originalmente para propsitos reguladores,
22 Depatment of the Interior, RINGELMANN SMOKE CHART, Bureau of Mines, 1967. 23 Entiendase al espacio de escuadra como el espacio blanco existente entre lnea y lnea dentro de la trama. 24 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative Code. Air Test Method 2. June 21, 1976.
31
actualmente es utilizada para este propsito, en muchas jurisdicciones donde los resultados
obtenidos son aceptados como evidencia legal.
La aparente opacidad de una estela de humo depende de algunas condiciones tales como:
la concentracin del material particulado en la fuente, el tamao de la partcula, el fondo de
la columna de humo, el cual esta sujeto a las condiciones de luz natural, la posicin del
observador con respecto al sol y el color de las partculas. Puesto que el carbn no
quemado es el principal material colorante de una estela de humo que genera un quemador
que utiliza como combustible carbn o diesel, el relativo matiz de ste, es una funcin de la
eficiencia de la combustin. 25
Aunque la tabla presenta limitaciones, proporciona un buen resultado prctico en manos
de un operador entrenado correctamente. Sin embargo, no esta definido al 100% si es
conveniente presentar los resultados en unidades fraccinales (1/2, 3/4, etc), debido a las
variaciones en la condicin de la observacin y en el juicio del observador.26
Para el uso de la tabla, el observador debe sostenerla, con el brazo estirado, alinendola
con la chimenea, comparando la emisin de la chimenea, con la tabla que ms se asemeje
al humo, luego se escribe el nmero de la tabla con el tiempo de la observacin. Si la
emisin es nula se determina la tabla 0 y si es del 100% se da la No. 5.
Para determinar el promedio de emisin de humo sobre un relativo periodo de tiempo, tal
como 1 hora, las observaciones son usualmente repetidas en intervalos de un cuarto de
minuto o en un minuto y medio. Las lecturas son luego llevadas a un porcentaje equivalente
estndar del 20 % correspondiente a la tabla N 1, posteriormente y con el fin de hallar el
porcentaje de densidad de humo de la chimenea durante el periodo total de observacin se
realiza mediante la utilizacin de la siguiente formula:
Equivalente N. 1 * .20 * 100 = porcentaje de densidad de humo
Numero de observaciones 25 Environmental Protection Agency of USA (EPA), Mtodo 9, 1996
32
La eleccin del nmero de observaciones ha realizar (mnimo 50) se establece con el
propsito de determinar la verdadera emisin de la fuente y as mismo establecer las
medidas de control a implementar o requerimientos a realizar por parte de la autoridad
ambiental, esto teniendo en cuenta la normatividad que se encuentre vigente.
2.8.2.3 .8.2.3 Requisitos Generales De La Observacin Para Fuentes Fijas
a. El observador estar de pie a una distancia suficiente para tener una vista clara de
las emisiones.
b. El observador se localizar de tal forma que:
1. Para las lecturas de opacidad en porcentaje, el observador se encontrar
ubicado a 140 respecto al sol dando la espalda al mismo.
2. Para las lecturas del nmero de Ringelmann, el observador se encontrar
ubicado a 140 respecto al sol dando la espalda al mismo; sin embargo,
cuando las condiciones (especialmente meteorolgicas) no lo permitan, no es
necesario que el sol este a espalda del observador.
c. Se dirigirn las observaciones al punto de ms alta opacidad en porcentaje (%), sobre
la estela de humo, teniendo en cuenta la escala de grises para efectuar la respectiva
comparacin.
d. De acuerdo con los requisitos de los puntos a y b, el observador har mediciones
usando una lnea imaginaria de visin de aproximadamente 90 en direccin de la
estela de humo al punto de mayor opacidad.
e. El observador no mirar la estela de humo continuamente, pero observar la misma
con intervalos de 15-segundos.
f. Para estelas de humo que presenten vapor de agua (las estelas de vapor):
26 Op. Cit
33
1
2
Cuando el vapor de agua est presente dentro de la estela de humo
en el punto de descarga a la atmsfera, se harn las observaciones
despus de un espacio prolongado donde no se vea vapor de agua
en la estela.27
Cuando el vapor en la estela se condensa y se pone visible a una
distancia despus del punto de descarga a la atmsfera, deben
hacerse las observaciones antes del punto en el cual el vapor se
vuelve visible en la estela. 28
2.8.2.4 Certificacin
a. Un observador debe completar un curso de entrenamiento, aprobado por la
autoridad competente, para ser certificado satisfactoriamente mediante una
prueba donde debe observar y reconocer la opacidad y matiz o apariencia de
varias estelas de humo visibles. La certificacin puede hacerse por la
Autoridad o por cualquier persona aprobada por la misma para tal
propsito. Un observador debe de haber sido certificado (o recertificado)
dentro de un perodo de aproximadamente seis meses.
b. Un observador debe demostrar la habilidad de asignar las lecturas de
opacidad dentro de las cinco opciones porcentuales posibles
(20,40,60,80,100%) y en Ringelmann debe tener la habilidad de numerar
las lecturas en cuartos de escala sobre la trama (1/4, 2/4 , 3/4, 1) . Las
pruebas de la certificacin consisten en por lo menos 25 observaciones de la
estela en cada categora de la misma (estelas blancas y negras). Los errores
no deben exceder una desviacin del 15 por ciento en cualquier lectura en
cada categora.29
27 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative Code. Air Test Method 2. June 21, 1976. 28 Depatment of the Interior, RINGELMANN SMOKE CHART, Bureau of Mines, 1967 29 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative Code. Air Test
Method 2. June 21, 1976.
34
2.8.3 Ringelmann Para Fuentes Mviles
Diferentes pases han modificado la metodologa Ringelmann con el fin de disponer de
una herramienta para poder combatir la problemtica del mal mantenimiento que presentan
los vehculos que poseen motores tipo diesel y que se encuentran incumpliendo con la
normatividad que establece cada pas; adems se han establecido los lineamientos sobre
los cuales se deben realizar las observaciones y a su vez las restricciones que se pueden
tener para efectuar las mismas. Aunque se han implementado algunos cambios a dicha
metodologa se mantiene la esencia de lo presentado en las tablas para fuentes fijas.
En Colombia y ms especficamente en Bogot, el agotamiento de un ambiente sano
hace que la comunidad sometida a las emisiones atmosfricas generadas en gran parte por
las fuentes mviles de emisin especficamente por los motores tipo Diesel, como son
camiones o buses de servicio pblico, con llevan a que la autoridad ambiental del Distrito,
Departamento Tcnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA) implemente la
metodologa en cuestin, la cual permite de una forma rpida, econmica y prctica
identificar el grado de contaminacin emitida por un vehculo diesel (opacidad),
facilitando de esta forma, el establecimiento de los respectivos correctivos que las
empresas transportadores y los mismos transportadores deben efectuar.
Con base en lo anterior el (DAMA), as como las respectivas autoridades ambientales de
Chile y Brasil han adoptado la metodologa Ringelmann para aplicarla en el control de las
Fuentes mviles de emisin, ms especficamente a los vehculos pasados y de servicio
pblico que hoy da son considerado los mayores aportantes de dicha contaminacin.
Dicha adopcin se realiz con una primera aproximacin de la metodologa, la cual con
el presente estudio ha sufrido cambios de importancia, tanto en las tramas (escala) de
matices de grises, como en el procedimiento para el uso de la misma en campo, lo cual se
mostrar en los resultados que se presentarn en captulos posteriores.
35
2.8.3.1 Requisitos Y Restricciones Iniciales De Observacin Para Fuentes
Mviles
Los requisitos y restricciones que se presentan son muy similares a los que se
establecieron hace ms de un siglo por el profesor Maximilian Ringelmann.
a. Restricciones Para El Uso De La Metodologa
Alta velocidad del viento, situacin que puede generar altas y rpidas dispersiones de las emisiones.
Condiciones naturales del observador, dado que no todas las personas tienen la misma apreciacin de las tonalidades de grises.
Posicin del sol con respecto al observador. Color de las partculas, las cuales pueden cambiar la apreciacin de
tonalidad por parte del observador.
b. Requerimientos De La Observacin
El sol debe encontrarse a espaldas del observador El punto de emisin debe quedar al norte de la ubicacin del observador La posicin del observador debe ser perpendicular al punto de emisin La observacin solo se debe efectuar para un punto de emisin a la vez No se deben realizar las mediciones entre las 11 AM y la 1 PM
Estas variables influyen en la apariencia de la estela de humo que emite el vehculo
detectada por un observador, y pueden afectar la capacidad del observador de asignar con
exactitud valores de opacidad a las estelas observadas. Los estudios sobre la teora de
opacidad tanto para fuentes fijas como mviles de las diferentes estelas de humo y ensayos
en campo, han demostrado que una pluma es ms visible y presenta la mayor opacidad
aparente cuando se observa contra un fondo de contraste.30 Por eso este estudio tendr
verificaciones de la metodologa en campo para establecer posibles ajustes de la misma.
30 Environmental Protection Agency of USA (EPA), Mtodo 9, 1996
36
Sin embargo, es de anotar que el potencial de error dentro de una observacin es
tambin mayor cuando la estela de humo se observa en condiciones de bajo contraste, es
decir que se presenten fondos oscuros o de tonos que no permitan realizar la observacin
como en campos oscuros o muy cerrados, la opacidad aparente de una estela de humo es
inferior y se aproxima a cero a medida que decrece el contraste de color y de luminiscencia.
Como resultado de esto, cuando una estela de humo se observa en condiciones de menor
contraste, se pueden cometer errores y desviaciones importantes, por lo que es necesario
realizar la observacin teniendo en cuenta la metodologa establecida y de esta forma
disminuir o minimizar el grado de error, que se puede llegar a tener dado que una
desviacin negativa hace disminuir y no aumentar la posibilidad de que un usuario sea
citado por violacin de estndares de opacidad debido a un error del observador.
2.9 Metodologa Ringelmann En Colombia.
Inicialmente se dispona en Bogot de una tarjeta Ringelmann con una escala de grises
aproximada y una metodologa no validada, que careca de argumentacin tcnica en su
elaboracin y que aunque brindaba soporte al control, sta no era considerada precisa y por
ende no se tena la suficiente seguridad para la imposicin de medidas sancionatorias
dentro de los operativos de control en va, adicionalmente no se dispona de un programa de
capacitacin establecido que incluyera la certificacin del personal involucrado en los
operativos.
A continuacin se presenta la primera aproximacin de tarjeta Ringelmann para Bogot:
37
Figura 4. Primera Tarjeta Ringelmann Para La Ciudad de Bogot
Fuente DAMA31
La anterior tarjeta, que fue la primera aproximacin que se realiz para el control de
fuentes mviles con combustible tipo diesel, presentaba la siguiente metodologa:
1. Sostenga el cartn con el brazo totalmente extendido
2. Compare la opacidad de los gases expedidos por el vehculo observado, con las
tonalidades del cartn medidor y precise cul es la tonalidad de la escala que ms se
asemeja con la densidad (oscuridad) del gas emanado por el mismo.
3. Dependiendo del ao modelo del vehculo, se medir la tonalidad de los gases,
si se supera el porcentaje descrito en la tabla del artculo 2, el vehculo debe ser
sancionado segn el artculo 40. expedido el 14 de junio de 1996 por el Departamento
Tcnico Administrativo del Medio Ambiente DAMA.
31 Dentro de los anexos se presentara una tarjeta original para poder ser comparada con la nueva tarjeta que resulta de este estudio.
38
Saliendo del mbito nacional, se podra mirar a nivel internacional como se maneja la
metodologa Ringelmann para el control de fuentes mviles de emisin de vehculos diesel,
por lo cual se presenta a continuacin las dos tarjetas que se manejan en Chile y en Brasil
respectivamente y lo que se ha podido encontrar sobre estas.
2.10 Metodologa Ringelmann A Nivel Internacional
2.10.1 Ringelmann En Chile
Figura 5. Tarjeta Ringelmann Para Chile
En chile se cre un control ciudadano con la metodologa con lo que los usuarios del
transporte cuentan con un sencillo instrumento para que puedan identificar y denunciar a
los buses que se encuentran contaminando.
La "Tarjeta de Control Ciudadano de Emisiones" (TCCE) como se denomina en Chile,
permite a los usuarios, a travs de la observacin de los gases que emanan del tubo de
escape, establecer cualitativamente el nivel de emisiones, de acuerdo a una escala de grises
con la cual se debe comparar la estela de humos como se ha venido hablando dentro del
mbito nacional y el de fuentes fijas de emisin.
Con esta primera percepcin, el ciudadano puede hacer el reclamo respectivo a un Call
Center que se instauro en dicha ciudad el cual le llamaron fonoAccin (El nmero es el
39
143), desde donde el Departamento de Fiscalizacin programa la bsqueda del bus
denunciado para la medicin de sus gases y la aplicacin de la sancin correspondiente, si
es que se comprueba la infraccin a la norma de emisiones vigente de dicho pas.
2.10.1.1 Construccin Y Uso De La Tarjeta Ringelmann De Chile
Segn lo estableci la Secretaria de Transportes del Gobierno de Chile, este instrumento
posee un visor central, alrededor del cual existe una escala variable de tonos, que van desde
el blanco al negro, gracias a los cuales el observador puede clasificar las emisiones en
alguna de los siguientes niveles: "peligroso", "muy malo", "malo", "regular" y "aceptable".
Para su uso, el observador, situado de espaldas a la luz, debe mirar por ms de cinco
segundos a la columna de humo de un vehculo a travs del visor central, comparando el
color de sta con la escala de grises que tiene el reverso de la tarjeta. Si esta observacin
indica "malo", ese vehculo puede ser denunciado.
La TCCE, busca entregar a los usuarios del transporte pblico un instrumento til para
detectar y denunciar a los buses que contaminan, fortaleciendo la participacin de la
comunidad en las tareas de fiscalizacin y su aporte al mejoramiento de la calidad del aire
de la ciudad.
Al mismo tiempo, dado su tamao y material, la tarjeta constituye un instrumento
durable y fcil de portar para el usuario.32
32 Control ciudadano de emisiones, Gobierno de Chile, Secretaria de Transporte, 10 de junio de 2003; Disponible en: htm: http:// , www.enaccion.cl http://www.enaccion.cl/informacion/urbanos.htm#dieselnuevo
40
2.10.2 Ringelmann En Brasil
Figura 6. Tarjeta Ringelmann Para Brasil
En brasil se estableci la metodologa como norma de evaluacin de la contaminacin de
emisin de gases de escape de los vehculos con motores diesel en cualquier condicin de
trabajo.
Esta metodologa igualmente sirve para realizar una evaluacin rpida y simple del
estado de mantenimiento de los vehculos diesel.
2.10.2.1 Construccin Y Uso De La Tarjeta Ringelmann Para Brasil
Segn la asociacin brasilea de normas tcnicas, se estableci una escala impresa,
constituida por 6 campos de densidades colorimtricas de 0; 20, 40; 60; 80 y 100%
determinados por retculos de 1cm por 1cm de lneas negras y de espesores definidos que
deben ser observadas a una distancia que permita la visualizacin de las tonalidades de
forma uniforme.
41
Para su uso, el observador debe encontrarse a una distancia entre los 20 y 50 metros del
punto de medicin, estar posesionado de forma tal que la luz del sol no influya
directamente en sus ojos, la lnea de observacin debe estar dirigida preferiblemente a la
salida del gas de escape, el observador debe tener la tarjeta con el brazo estirado y mirando
a travs de la apertura de la tarjeta para determinar los patrones que ms se asemejen a la
tonalidad del gas emitido.
Cuando el procedimiento utilizado exija la realizacin de varias lecturas dadas las
condiciones de trabajo del motor, el ensayo es valido desde que todos los resultados no
difieran en ms de una unidad de la escala de la tarjeta Ringelmann.
2.11 Marco Legal Para Vehculos Con Combustible Tipo Diesel
La denominada AGENDA 21 establecida por la Asamblea General de las Naciones
Unidas el 22 de diciembre de 1989, en el Captulo 6 (Proteccin y promocin de las
condiciones de la salud humana) y en el Captulo 9 (Proteccin de la atmsfera, Item 2,
Transportes) enfatiza la necesidad de que los gobiernos y la sociedad promuevan polticas y
desarrollen medidas orientadas respectivamente a la reduccin de los riesgos para la salud
originados por la contaminacin y otros peligros ambientales, y a la reduccin de los
contaminantes atmosfricos originados por el sector de los transportes.
A nivel de Colombia, se maneja diferentes normas que hacen nfasis en el control a
fuentes mviles como es el Decreto 948 del 5 de junio de 1995 del Ministerio del Medio
Ambiente que en su Capitulo VIII - establece Mecanismos De Evaluacin Y Certificacin
Para Fuentes Mviles, la Resolucin 005 del 9 de Enero de 1996 (Ministerio del Medio
Ambiente), por la cual se reglamentan los niveles permisibles de emisin de contaminantes
producidos por fuentes mviles terrestres a gasolina o diesel, y se definen los equipos y
procedimientos de medicin de dichas emisiones y se adoptan otras disposiciones, la
Resolucin 909 de agosto 20 de 1996 del Ministerio del Medio Ambiente por la cual se
modifica parcialmente la Resolucin 005 de 1996.
42
Finalmente en el mbito de la ciudad de Bogot se presenta la Resolucin 160 del 14 de
Junio de 1996 dada por el DAMA, por la cual se reglamentan los niveles permisibles de
emisin de contaminantes producidos por las fuentes mviles con motor a gasolina y diesel
y la Resolucin 556 de abril del 2003 del DAMA donde se establecen los criterios y lmites
mximos permisibles para la inmovilizacin de vehculos por emisin y contaminacin por
fuentes mviles y se establecen otras disposiciones y procedimientos. (VER ANEXO 3)
43
3. Mtodos
Se establecieron los diferentes cambios que deben presentar en la nueva tarjeta
Ringelmann en cuanto a su trama de Grises reducida y su metodologa de uso, teniendo en
cuenta la informacin disponible que se pudo obtener, dentro de la investigacin
preliminar, sobre la metodologa Ringelmann tanto para la evaluacin para fuentes fijas
como para las mviles con los diferentes requerimientos para su uso y para ser utilizada
por un observador.
Se difundi el tema de la contaminacin del aire por fuentes mviles de contaminacin al
personal que seria el encargado de realizar las diferentes mediciones con la nueva Tarjeta
Ringelmann ya impresa con los cambios realizados, mediante un proceso de capacitacin y
certificacin, el cual se present en dos etapas consecutivas, una primera fase teorica
donde se tubo en cuenta los diferentes temas que debe conocer el personal capacitado en
cuanto a la contaminacin del aire, sus efectos en la salud y en el ambiente, adicionalmente
se habl sobre la historia, forma de uso y toma de muestra (observacin) y la terica sobre
la metodologa Ringelmann para la evaluacin de opacidad dentro de la ciudad de Bogot
D.C., capacitacin que se imparti durante un periodo de 20 horas presnciales
(presentacin procesada en Power Point, del paquete de Microsoft Office XP para
Windows Ver anexo 4-), y una segunda fase de entrenamiento en campo para la toma de
muestras (observaciones) mediante la utilizacin de la nueva Tarjeta Ringelmann durante
un periodo de dos meses.
La toma de muestras por el personal ya capacitado y certificado, se realiz despus de
establecer dos grupos de trabajo, en donde uno de ellos se encontraba capacitado y
44
certificado, mientras que el otro tan solo poseera la primera fase de capacitacin
mencionada, para determinar el posible error dentro de dos observadores con diferente
entrenamiento.
El muestreo antes mencionado se ejecut durante un periodo de 30 das, para lo cual se
establecieron diferentes puntos de toma de muestras dentro de la ciudad de Bogot D.C.,
con apoyo del Grupo coordinador de los operativos de campo (DAMA, Universidad
Nacional, Secretaria de Trnsito y Transporte (STT), Polica Metropolitana de transito), se
determinaron y validaron los diferentes puntos de muestreo, de tal manera que dichos
puntos fueran estratgicos para la toma de muestras, en el sentido de estar sobre vas
principales donde se presenta el mayor trfico de rutas de servicio pblico que se tienen
dentro de la ciudad, adems, se busc que fueran lugares despejados para tener un fondo
adecuado de ambiente y no de edificios que generara un error de observacin por el fondo,
que es uno de los requisitos que se ha determinado dentro de este documento a tener en
cuenta para poder realizar con mayor efectividad las medidas con la metodologa
Ringelmann.
Ya establecidos los puntos de muestreo, se gener un primer formato en el cual se
calificara, durante un tiempo determinado, el estado del parque automotor del servicio
pblico dentro de la ciudad de Bogot D.C., por lo cual se proces dicho formato de forma
manual registrando los diferentes datos que se establecen en el mismo, tales como Tipo de
Vehculo, Marca del Vehculo, Placa, Empresa a la cual esta afiliada el Vehculo y
finalmente la opacidad que determin el observador que registr el vehculo dentro del
formato. (VER FORMATO ANEXO 5)
Esta primera toma de muestras mediante la utilizacin de la metodologa Ringelmann se
realiz durante los horarios de 8:00 a 11:00 AM y de 2:00 a 5:00 PM como lo determina la
metodologa para realizar la observacin y de esta forma minimizar posibles errores por
parte del observador.
45
Con la informacin recolectada por los diferentes observadores, se cre una base de
datos, la cual se proces electrnicamente mediante la utilizacin del programa de EXCEL
del paquete Microsoft Office XP para Windows y di pie para la generacin de futuros
requerimientos de presentacin de los vehculos por parte de las empresas para la
verificacin de la medicin y la posterior toma de decisin para mejorar el cumplimiento de
una normatividad vigente existente para los vehculos con motor tipo Diesel.
Posteriormente, se cre un segundo formato (VER FORMATO ANEXO 6) en donde se
evaluara la Metodologa Ringelmann con respecto a la toma de muestra de opacidad
mediante la ayuda del equipo Opacmetro, por lo cual se proces dicho formato que posee
espacio para la toma de medicin y comparacin de 20 vehculos en donde cada uno posee
para realizar cinco mediciones mediante la metodologa Ringelmann por cada vehculo al
mismo tiempo que se realiz la toma con el equipo mencionado, para finalmente registrar
en el formato, fuera de la informacin del vehculo evaluado, los promedios que resultan
de la medicin tanto con la metodologa Ringelmann como del Opacmetro.
Con la informacin recolectada, se crearon diferentes tablas y grficas procesadas de
forma electrnica mediante el programa EXCEL del paquete de Microsoft Office XP para
Windows, realizando las pruebas a travs de diferentes aplicaciones que pueden arrojar la
informacin recolectada tal como: la desviacin Standard que se obtuvo dentro de cada
prueba para determinar si el observador se encuentra o no dentro del rango de desviacin
determinado de hasta 15%; cual es la desviacin de un observador capacitado con respecto
a uno con capacitacin baja; como se torna el cumplimiento de la normatividad por parte de
los vehculos tomando como referencia la normatividad vigente para la ciudad de Bogota
D.C., y finalmente determinando la viabilidad de uso de la metodologa evaluada
(Metodologa Ringelmann) para la ciudad de Bogota D.C., teniendo en cuenta la parte
econmica con respecto al manejo del equipo opacmetro.
46
4. Resultados
Se cre una escala de grises con caractersticas especificas, teniendo en cuenta la realidad
de la ciudad y la normatividad vigente para fuentes mviles de emisin con motor tipo
Diesel, que en general es una normatividad laxa que se ira modificando con el paso del
tiempo y con las necesidades que demande la ciudad para el mejoramiento de la calidad del
aire.
La nueva escala de grises est constituida por un reticulado impreso en tinta negra sobre
un fondo blanco, reducido de tal forma que con el brazo de un observador totalmente
extendido que es de aproximadamente 50 centmetros, la coloracin o tono de cada nivel
sea suficientemente uniforme para comparar de forma eficiente la emisin del vehculo con
la escala de grises. Para esto se redujo la escala hasta que se obtuvo un reticulado de 56
puntos por centmetro.
Es importante anotar que para realizar esta escala se tom las referencia del espesor de
las lneas que posee las mallas para el control de fuentes fijas mencionado dentro del marco
terico y como se define a continuacin para cada nivel de la nueva Tarjeta Ringelmann.
Tabla 3. Caractersticas de la Escala de Grises
Numero de nivel
de Ringelmann 1 2 3 4 5
Densidad de
opacidad en % 20 40 60 80 100
Espesor de
lneas en (mm) 1.0 2.3 3.7 5.5 Negro
47
Se estableci la nueva metodologa para usar la tarjeta Ringelmann la cual posee ocho
tems a seguir.
1. Ubquese de tal manera que el sol quede a su espalda y que el vehculo quede al
frente, a una distancia mnima de 10 metros y mxima a 30 metros del exhosto.
2. Sostenga la tarjeta con el brazo totalmente extendido.
3. La tarjeta (orificio pentagonal) se debe alinear de tal forma que no se vea el tubo
de escape del vehculo, sino aproximadamente a medio metro (0.50 m) de ste.
4. Si el vehculo es de ms de un exhosto, haga la observacin para un solo exhosto a
la vez.
5. A la temperatura normal de operacin del vehculo, con la transmisin en neutro y
el motor a marcha mnima; solicite la aceleracin del motor a mxima velocidad estable
y sin carga, en el menor tiempo posible.
6. Compare la opacidad de los gases expedidos por el vehculo, observando las
tonalidades de la tarjeta y precise cual es la tonalidad de la escala que ms se asemeje a
la opacidad de los gases emitidos
7. Repita los pasos 5 y 6 mnimo dos (2) veces y seleccione la mxima opacidad
observada.
8. Determine la medida aplicable de acuerdo con la mxima opacidad observable en
los gases expedidos por el exhosto del vehculo, teniendo en cuenta la gua mostrada por
la tarjeta.
Dentro de la evaluacin realizada a las empresas de servicio pblico dentro de los 88
sitios establecidos dentro de la ciudad de Bogot D.C. (VER ANEXO 7) se realiz el
reporte de un total de 2582 vehculos de transporte pblico que presuntamente estn
incumpliendo los lmites permisibles (VER ANEXO 8)33.
Los vehculos reportados durante el periodo de evaluacin se encuentran dentro de los
niveles 4 y 5 de la Tarjeta Ringelmann.
33 Solo aplica para versin digital.
48
Se realizaron con el segundo formato un total de 93 pruebas de las cuales tan solo 88 son
validas para la evaluacin de la tarjeta Ringelmann con respecto al opacmetro.
Dentro de las pruebas 21 se le realizaron a vehculos entre 1981 y anteriores de los
cuales el 71.43% se encuentran sobrepasando el limite mximo permisible establecido por
la Res 556 de 2003 otorgada por el DAMA, el 9.52% sobrepasa el limite permisible de
emisin establecido por la Res. 160 y tan solo un 14 % se encuentran cumpliendo con las
normas vigentes de emisin.
Figura 7. Pruebas Realizadas a Vehculos entre 1980 y anteriores
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
"OBSERVADOR" OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la prueba realizada entre el observador y el opacmetro se ve dentro de la
grfica anterior que tan solo dos (2) de las 21 pruebas realizadas se encuentran por encima
del valor que marco el equipo, adicionalmente se observa que las dos pruebas se son
realizadas en vehculos que se encuentran cumpliendo con la norma y que la observacin
mediante la metodologa Ringelmann no afecta la toma de decisin en el momento de
determinar una sancin para el usuario.
En relacin a las observaciones generadas dentro de las pruebas a los vehculos en el
rango entre 1980 y anteriores, se encontr que el observador presenta una desviacin
estndar dentro del limite permisible de error que se mximo de un 15%, y tan solo en la
49
prueba nmero 13 se encontr que el observador obtuvo un desviacin del 18,3%
sobrepasando en 3.3 puntos lo permitido.
Hay que tener en cuenta que la observacin realizada en la prueba nmero 13, se
encuentra por debajo del dato registrado por el equipo (opacmetro) como se ve en la
anterior figura, beneficiando al usuario en vez de generarle una posible sancin.
Figura 8. Desviacin estndar entre el observador y el opacmetro en las pruebas a vehculos entre 1981 y anteriores
02468
101214161820
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21NUMERO DE PRUEBA
DESV
IACI
ON
EN
%
DESVIACION ESTANDAR
Se realizaron 3 pruebas dentro del total de 88 a vehculos entre 1981 a 1985, en donde se
encontr que el 66. 67% de los vehculos se encuentran por encima del lmite permisible
establecido dentro de la Res. 556 del 2003 y que el restante porcentaje equivale a tan solo
un vehculo que se encuentra cumpliendo la normatividad de emisiones para la ciudad de
Bogot D.C. como se ve en la figura 9.
50
Figura 9. Pruebas realizadas a vehculos entre 1981-1985
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la desviacin que se tuvo durante las pruebas realizadas para dichos
vehculos que se presentaron en la figura anterior, se obtuvo que el observador presenta
una desviacin entre el 2.85 y el 5.99%, lo cual se ajusta al lmite permisible de desviacin
para un observador calificado que es de mximo del 15% dentro de cada observacin
Figura 10. Desviacin estndar entre el observador y el opacmetro en pruebas a vehculos entre 1981-1985
01234567
1 2 3
NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N E
N %
DESVIACION ESTANDAR
51
Se registraron para los vehculos entre 1986 1990 un total de 11 pruebas realizadas
utilizando simultneamente las dos metodologas de medicin de opacidad, encontrando
que el 90.91% de los vehculos inspeccionados se encuentran sobrepasando el lmite
mximo permitido de emisin.
Figura 11. Pruebas realizadas a vehculos entre 1986 1990
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
Se encontr dentro de las pruebas que el observador cont con dos pruebas de las 11
realizadas a este rango de vehculos, con una sobrevaloracin con respecto al dato dado por
el equipo en la prueba nmero 1 y 3 con una desviacin estndar de 4.31 y 2.13
respectivamente, las cuales no sobrepasan los 15 puntos admitidos.
Dentro del total de 11 pruebas realizadas a los vehculos entre 1986 a 1990 el observador
obtuvo desviaciones estndar entre 0.85 a 11.63 encontrndose dentro del parmetro
permitido de desviacin para la toma de mediciones con la tarjeta Ringelmann como se
aprecia en la figura que se muestra a continuacin.
52
Figura 12. Desviacin estndar entre el observador y el opacmetro en pruebas a vehculos entre 1986 1990
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N E
N %
DESVIACION ESTANDAR
Para los vehculos que se encuentran dentro del rango de modelo entre 1991 a 1995 se
registraron 30 pruebas, en donde se presenta un porcentaje del 70% sobrepasando el lmite
mximo permisible establecido por la Res. 556 y que un 26.67% estn cumpliendo con la
normatividad vigente; en cuanto a las pruebas tomadas con la metodologa Ringelmann se
tiene que el 56.66% se encuentra sobre el lmite mximo permisible, generando de esta
forma a diferencia de lo establecido con por equipo (opacmetro) un 13.33% menos de
incumplimiento de dicha norma.
53
Figura 13. Pruebas realizadas a vehculos entre 1991 1995
0
20
40
60
80
100
120
0 4 8 12 16 20 24 28 32
NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la desviacin estndar que obtuvo el observador con respecto al equipo
(opacmetro) se encontr que ste present desviaciones entre 0.56 y 18.44, de las cuales
las pruebas 2 y 5 se encuentran sobrepasando el lmite permisible de desviacin, de 18.44 y
16.72 respectivamente; aunque estas desviaciones no corresponden a una sobrevaloracin
como se ve en la grfica anterior sino por lo contrario se encontr que dicha desviacin se
estaba por debajo del dato que arroj el opacmetro en el momento de realizar las pruebas.
54
Figura 14. Desviacin estndar entre el observador y el opacmetro en pruebas a vehculos entre 1991 1995
0
5
10
15
20
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N e
n %
DESCIACION ESTANDAR
Finalmente, dentro de esta etapa de estudio para los vehculos dentro del rango de
modelo de 1996 al 2000, se obtuvo 23 pruebas del total de 88 realizadas, arrojando como
resultado un 69.23% de incumplimiento del lmite mximo permisible por parte de los
vehculos a los que se les realiz la prueba con el equipo, mientras que con la prueba
realizada con la metodologa Ringelmann a los mismos vehculos se encontr un
incumplimiento de 65.22%, es decir un 4.01% menos a diferencia de lo registrado por el
opacmetro como se presenta en la figura posterior.
55
Figura 15. Pruebas realizadas a vehculos entre 1996 2000
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la desviacin que present el observador dentro de las pruebas realizadas a
los vehculos de modelo entre los 1996 a los 2000, se encontr que tan solo en la prueba
nmero tres, como se ve en la figura mostrada posteriormente, sobrepas con una
desviacin estndar de 16.65, lo establecido como lmite de desviacin para un observador
certificado para realizar la medicin de opacidad mediante la Tarjeta Ringelmann, es decir
que no se encuentra cumpliendo por 1.65 puntos.
La Desviacin de 16,65 que present el observador dentro de la prueba se da en una
subvaloracin del dato arrojado por el opacmetro que fue de 95.55% de opacidad, mientras
que el observador report una medicin del 72% de opacidad.
56
Figura 16. Desviacin estndar entre el observador y el opacmetro en pruebas a vehculos entre 1996 2000
02468
1012141618
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N e
n %
DESVIACION ESTANDAR
Se encontr que un observador capacitado y certificado, presenta una desviacin ms
baja con respecto al dato que arroja como resultado de una prueba el opacmetro, que un
observador que no cuenta con la suficiente capacitacin como se ve en la figura 17 en
donde el observador 1 es aquel que se encuentra certificado para realizar la medicin
mediante la metodologa Ringelmann, mientras que el observador 2 representado con el
color azul dentro de la misma figura presenta desviaciones que pueden tener efecto en el
momento de la medicin a un vehculo.
Figura 17. Desviacin estndar de observadores con diferencia de certificacin con respecto al opacmetro
0
5
10
15
20
25
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Numero de Prueba
Des
viac
ion
Esta
ndar
en
%
Desvest observador no certif icado Desvest observador certif icado
57
5. Discusin De Resultados
El estudio se realiz en tres partes, en la primera se gener la nueva tarjeta Ringelmann
con caractersticas especificas para el uso en la ciudad de Bogot D.C.(VER ANEXO 9 y
10) , terminada la fase anterior se encontr que a diferencia de las tarjetas de otros pases
(Ringelmann para Chile y Brasil), la tarjeta motivo del presente estudio (Ringelmann
Bogot), la escala de grises es menos estricta dado que cuenta con un punto de ms por
centmetro dentro de la trama de grises.
Econmicamente hablando se determin que realizando el control de emisiones a
vehculos con motor tipo Diesel, mediante la Tarjeta Ringelmann se reduce gastos
importantes en consumo de energa elctrica que necesita el equipo (opacmetro), gastos en
mantenimiento para el mismo y repuestos e insumos.
En la segunda parte de evaluacin con la nueva tarjeta Ringelmann al transporte pblico
de la ciudad, se encontr que durante el mes de evaluacin se report el incumplimiento de
la tercera parte de los vehculos de servicio pblico matriculados dentro de la ciudad.
Dentro de las ventajas de realizar dicha evaluacin est: El disponer de bases de datos
para realizar requerimientos directos a las diferentes empresas donde se encuentran
afiliados los automotores reportados, as mismo el de establecer la empresa que ms
presenta vehculos reportados, que en este caso fue la empresa UNIVERSAL DE
TRANSPORTE con 181 vehculos reportados y as mismo la que menos present, con el
fin de determinar los acciones pertinentes de control.
58
Dentro de la tercera parte del estudio donde se realizaron un total de 93 pruebas, cinco de
stas fueron invalidadas para realizar el anlisis debido a que se ejecutaron en momentos en
los que el equipo requera mantenimiento, generando de esta forma una medicin no
fiable por parte de ste y con lo cual no se podra tener un punto de diferencia para evaluar
la medicin mediante la Tarjeta Ringelmann.
Dentro del estudio, teniendo en cuenta que para obtener un registro en campo se requiere
un tiempo promedio entre 25 y 35 minutos en condiciones ptimas; (cuando se realizan las
aceleraciones de forma adecuada al vehculo inspeccionado para no bloquear el sistema y
cuando el vehculo se encuentra a temperatura de operacin), se opt por efectuar el
anlisis estadstico con 93 datos.
Dado que no es fcil conseguir las condiciones optimas para efectuar la prueba debido a
que se presenta: Incumplimiento de las normas de inspeccin visual (exhosto roto, tapa de
combustible, desfogues, etc. que no permiten realizar pruebas mediante el equipo),
problemas de temperatura en los mismos, problemas dentro del sistema del equipo de
medicin (opacmetro) y condiciones de protesta de la ciudadana ante la inspeccin de un
vehculo de servicio pblico entre otros, se logr realizar en promedio aproximadamente
7 pruebas diariamente a vehculos con motor tipo Diesel.
Dentro de las 88 pruebas validadas para el anlisis estadstico (VER ANEXO 11)34 de
ev
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