honda crv service manual 1998-2000

8/9/2019 honda crv service manual 1998-2000

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Analizador de Gases para Vehculos de Gasolina

TITULACIN: Ingeniera Tcnica Industrial especialidad Electrnica Industrial

AUTOR: Jos Santaella Ortiz.DIRECTOR: Jos Ramn Lpez Lpez.

FECHA: Febrero / 2010.


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1 NDICE GENERAL





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Proyecto: Analizador de Gases para Vehculos de Gasolina NDICE GENERAL Fecha 30-01-2010 rev. A

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1 ndice General ........................................................................................ 2

2 Memoria Descriptiva............................................................................ 11

2.0 Hoja de Identificacin ........................................................................... 12 2.1 Introduccin ......................................................................................... 13 2.2 Antecedentes......................................................................................... 14 2.3 Objetivos ............................................................................................... 15 2.4 Estudios Previos.................................................................................... 16

2.4.1 Cambio Climtico y Efecto Invernadero......................................................... 16 2.4.1.1 Introduccin ...............................................................................................16 2.4.1.2 El Clima Global .......................................................................................... 16 2.4.1.3 Efecto Invernadero y Gases que lo Producen............................................. 22 2.4.1.4 Cambios Previsibles en el Clima Global. ....................................................27

2.4.2 Acuerdos Internacionales ............................................................................... 28 2.4.2.1 Protocolo del Convenio sobre Contaminacin Atmosfrica

Transfronteriza a Larga Distancia..............................................................28

2.4.2.2 Cumbre de la Tierra, Ro de Janeiro...........................................................29 2.4.2.3 Convencin Marco sobre Cambio Climtico de las Naciones

Unidas.........................................................................................................29 2.4.2.4 Protocolo de KYOTO. ................................................................................. 30

2.4.3 Emisiones de Vehculos con Motor de Explosin ........................................... 31 2.4.4 Evolucin de la Normativa en la Unin Europea ........................................... 35 2.4.5 Evolucin de la Normativa Espaola.............................................................. 43

2.5 Requerimientos..................................................................................... 45 2.5.1 Normativa de Aplicacin................................................................................. 45 2.5.2 Gases Objeto de Medicin............................................................................... 48 2.5.3 Requerimientos Tcnicos................................................................................ 49 2.5.4 Requerimientos Metrolgicos ......................................................................... 50 2.5.5 Diagrama de Bloques del Analizador.............................................................. 54 2.5.6 Sensores .......................................................................................................... 54

2.5.6.1 Sensores de Gases .......................................................................................54

2.5.6.2 Sensores para Medicin de Revoluciones Por Minuto................................54 2.5.7 Coeficiente LAMBDA .................................................................................. 54


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2.5.8 Mandos e Indicadores para el Manejo del Analizador.................................... 56 2.5.9 Visualizacin de la Informacin.....................................................................57 2.5.10 Sistema de Ajuste del Analizador de Gases.....................................................57

2.5.10.1 Ajuste de Cero ......................................................................................... 58 2.5.10.2 Calibracin de la Medida. .......................................................................58

2.5.11 Control de Temperatura Interna.....................................................................58 2.5.12 Captacin de los Gases de Escape...................................................................59 2.5.13 Fuente de Alimentacin.................................................................................. 59 2.5.14 Disipadores de Calor....................................................................................... 59 2.5.15 Instrucciones de Manejo................................................................................. 59

2.6 Solucin Adoptada ............................................................................... 61

2.6.1 Normativa de Aplicacin................................................................................. 63 2.6.2 Gases Objeto de Medicin............................................................................... 63 2.6.3 Requerimientos Tcnicos................................................................................ 65 2.6.4 Requerimientos Metrolgicos ......................................................................... 66 2.6.5 Diagrama de Bloques del Analizador.............................................................. 68 2.6.6 Mdulo Sensorses ........................................................................................... 71

2.6.6.1 Sensores para Medicin de los Gases HC, CO y CO 2 .................................72 2.6.6.2 Sensor para Medicin de la Concentracin de Oxgeno............................ 81 2.6.6.3 Sensor para Medicin de las Revoluciones Por Minuto .............................88

2.6.7 Modulo de Conversin A/D............................................................................. 92 2.6.7.1 Multiplexor Analgico................................................................................ 92 2.6.7.2 Conversin A/D...........................................................................................95

2.6.8 Mdulo Microprocesador.............................................................................. 103 2.6.8.1 Microprocesador MC6HC000................................................................... 104 2.6.8.2 Coprocesador Matemtico MC68882........................................................109

2.6.8.3 Buses......................................................................................................... 113 2.6.8.4 Bancos de Memoria .................................................................................. 116 2.6.8.5 Decodificador de Direcciones ...................................................................121 2.6.8.6 Gestor de Interrupciones...........................................................................123 2.6.8.7 Seal de Reloj ...........................................................................................127 2.6.8.8 Circuito de Arranque y RESET Manual...................................................127 2.6.8.9 Adquisicin de Datos por el Microprocesador .......................................... 129 2.6.8.10 Linealizacin de la Medida.................................................................... 130 2.6.8.11 Clculo del Coeficiente LAMBDA .................................................... 130


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2.6.9 Mdulo I/O ................................................................................................... 132 2.6.9.1 Teclado .....................................................................................................132 2.6.9.2 Indicadores Luminosos y Acsticos.......................................................... 137 2.6.9.3 Visualizadores...........................................................................................145

2.6.10 Ajuste del Analizador.................................................................................... 153 2.6.10.1 Sensor ANDROS Modelo 5210..............................................................156 2.6.10.2 Sensor O 2 ...............................................................................................162 2.6.10.3 Sensor de Revoluciones Por Minuto......................................................165

2.6.11 Control de la Temperatura Interna............................................................... 166 2.6.11.1 Termostato Electrnico .........................................................................166 2.6.11.2 Ventilador..............................................................................................169

2.6.12 Captacin de los Gases de Escape................................................................. 170 2.6.13 Fuente de Alimentacin................................................................................ 171

2.6.13.1 Alimentacin Estabilizada a 15 Vdc.................................................... 172 2.6.13.2 Alimentacin de +5 Vdc Estabilizados...................................................173 2.6.13.3 Alimentacin de +12 Vdc no Regulados................................................ 175

2.6.14 Disipadores de Calor..................................................................................... 176 2.6.15 Instrucciones de Manejo y Cdigos de ERROR............................................ 177

3 Memoria de Clculo ........................................................................... 180 3.1 Mdulo de Sensores............................................................................ 181 3.1.1 Sensor de Oxgeno SO-D0-250 ..................................................................... 181

3.1.1.1 Calefactor del Sensor................................................................................181 3.1.1.2 Tensin de Referencia V_ref ....................................................................184 3.1.1.3 Convertidor Corriente / Tensin...............................................................187

3.1.2 Sensor de r.p.m. ............................................................................................ 189 3.1.2.1 Rectificador de Media Onda ..................................................................... 189 3.1.2.2 Generador de Pulsos.................................................................................190 3.1.2.3 Convertidor Frecuencia-Tensin..............................................................192

3.2 Mdulo Conversor A/D...................................................................... 196 3.3 Mdulo Microprocesador .................................................................. 197

3.3.1 Bancos de Memoria ...................................................................................... 197 3.3.1.1 Tiempo de Acceso .....................................................................................197 3.3.1.2 Mapa Lgico de Memoria......................................................................... 198

3.3.2 Arranque del Microprocesador y RESET Manual........................................ 199


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3.3.3 Linealizacin de la Medida ........................................................................... 202 3.3.3.1 Resolucin del Conversor AD...................................................................203 3.3.3.2 ANEXO III - Tablas de linealizacin\TABLA_L1.xls............................... 203 3.3.3.3 ANEXO III - Tablas de linealizacin\TABLAS_XX\*.*........................... 204 3.3.3.4 ANEXO III - Tablas de linealizacin\TABLA_L2_XX.xls ....................... 207 3.3.3.5 Mapa de direcciones de memoria de las tablas ......................................... 208

3.4 Mdulo I/O.......................................................................................... 209 3.4.1 Teclado.......................................................................................................... 209 3.4.2 Visualizacin................................................................................................. 210

3.4.2.1 Clculo del Circuito de los Displays..........................................................210 3.4.2.2 Activacin de los Display y Frecuencia de Refresco.................................215

3.4.3 Indicadores Luminosos y Acsticos .............................................................. 216 3.5 Control de Temperatura Interna....................................................... 225 3.6 Fuente de Alimentacin...................................................................... 232

3.6.1 Tensin Regulada de 15 Vdc...................................................................... 234 3.6.2 Tensin Regulada de +5 VDC.......................................................................235 3.6.3 Tensin NO Regulada de + 12 Vdc............................................................... 239 3.6.4 Tensin Alterna 24 Vac ................................................................................ 241

3.7 Disipadores de Calor .......................................................................... 242 3.7.1 Regulador de Tensin LT1185CT (sensor O 2 ) .............................................. 243 3.7.2 Microprocesador MC68HC000..................................................................... 244 3.7.3 Coprocesador MC68882................................................................................245 3.7.4 Regulador de Tensin MC78T05ACT (+5 V) ............................................... 247 3.7.5 Reguladores de Tensin 15 Vdc, MC7815ACTG y MC7915ACT ............... 249 3.7.6 Puente Rectificador DF10M (15 V)............................................................ 250 3.7.7 Diodos UT4005, Tensin +5 V...................................................................... 251 3.7.8 Diodos Rectificadores UT4005, Tensin +12 V............................................ 252

4 Planos .................................................................................................. 253 4.1 Plano n 1 - Panel frontal del analizador........................................... 254 4.2 Plano n 2 - Diagrama de bloques del analizador de gases............... 255 4.3 Plano n 3 - Conexin entre placas ................................................... 256 4.4 Plano n 4 - Conexion del teclado a la placa n 4 (IO) ...................... 257

4.5 Plano n 5 - Ventana de ajuste del analizador................................... 258 4.6 Plano n 6 - Placa n 1 - Modulo Sensores......................................... 259


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4.7 Plano n 7 - Placa n 2 - Modulo de Conversion AD......................... 260 4.8 Plano n 8 - Placa n 3 - Modulo Microprocesador........................... 261 4.9 Plano n 9 - Placa n 4 - Modulo IO................................................... 262

4.10 Plano n 10 - Placa n 5 - Visualizadores ........................................... 263 4.11 Plano n 11 - Placa n 6 - Fuente de alimentacin............................. 264 4.12 Plano n 12 - Conexin de los Indicadores luminosos....................... 265 4.13 Plano n 13 - Circuito impreso de las placas n 1 y 2........................ 266 4.14 Plano n 14 - Placa n 3 - Circuito impreso de la cara superior de la

placa (top layer) ................................................................................ 267 4.15 Plano n 15 - Placa n 3 - Circuito impreso de la cara inferior de la

placa (bottom layer) ......................................................................... 268 4.16 Plano n 16 - Placa n 4 - Circuito impreso de la cara superior (top

layer) ................................................................................................. 269 4.17 Plano n 17 - Placa n 4 - Circuito impreso de la cara inferior de la

placa (bottom layer) ......................................................................... 270 4.18 Plano n 18 - Circuito impreso de las placas n 5 y 6........................ 271 4.19 Plano n 19 - Distribucin de componentes en las placas n 1 y 2 .... 272 4.20 Plano n 20 - Distribucin de componentes en la placa n 3............. 273 4.21 Plano n 21 - Distribucin de componentes en la placa n 4............. 274 4.22 Plano n 22 - Distribucin de componentes en la placa n 5 y 6....... 275

5 Presupuesto......................................................................................... 276 5.1 Introduccin ....................................................................................... 277 5.2 Lista de Precios Unitarios .................................................................. 277

5.2.1 Componentes................................................................................................. 277

5.2.2 Mano de Obra............................................................................................... 286 5.3 Cuadro de Descompuestos ................................................................. 287 5.3.1 Captulo 1 MDULO SENSORES. ........................................................... 287 5.3.2 Captulo 2 MDULO CONVESION A/D. .................................................292 5.3.3 Captulo 3 MDULO MICROPROCESADOR. ........................................ 294 5.3.4 Captulo 4 MDULO I/O........................................................................... 296 5.3.5 Captulo 5 VISUALIZADORES.................................................................300 5.3.6 Captulo 6 FUENTE DE ALIMENTACIN............................................. 301 5.3.7 Captulo 7 Varios. ...................................................................................... 303


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5.3.8 Captulo 8 Mano de Obra........................................................................... 305

5.4 Resumen del Presupuesto................................................................... 306

6 Pliego de Condiciones......................................................................... 307

6.1 CAPTULO I: DEFINICIN Y ALCANCE DEL PLIEGO. .......... 308 6.2 CAPTULO II: CONDICIONES GENERALES. ............................ 311 6.3 CAPTULO III: CONDICIONES ECONMICAS......................... 314 6.4 CAPTULO IV: CONDICIONES LEGALES.................................. 320

7 ANEXO............................................................................................... 323 7.1 ANEXO I: Diagrama de Flujo........................................................... 324

7.1.1 Estructura de la Programacin..................................................................... 324 7.1.2 Programa Principal ...................................................................................... 325 7.1.3 Subrutinas.....................................................................................................326

7.1.3.1 ARRANQUE............................................................................................. 326 7.1.3.2 CHECK_RAM ..........................................................................................327 7.1.3.3 INICIO ..................................................................................................... 329 7.1.3.4 ERROR..................................................................................................... 334 7.1.3.5 FUNCION ................................................................................................346

7.1.4 Subrutinas de INTERRUPCIN. .................................................................397 7.1.4.1 INT_VIA2................................................................................................. 398 7.1.4.2 INT_LEER ...............................................................................................403 7.1.4.3 INT_TECLADO........................................................................................ 405 7.1.4.4 Control de Temperatura Interna.............................................................. 414

7.2 ANEXO II: Programacin en Ensamblador..................................... 420 7.2.1 ESTRUCTURA DE LA PROGRAMACIN................................................. 420

7.2.1.1 Mapa de Memoria.....................................................................................420 7.2.1.2 Formato Digital de los Datos de la Medida de Cada Canal ......................424 7.2.1.3 Cdigos de ERROR...................................................................................425 7.2.1.4 Configuracin de la VIA1 y VIA2.............................................................426

7.2.2 PROGRAMA PRINCIPAL........................................................................... 428 7.2.3 SUBRUTINAS.............................................................................................. 430

7.2.3.1 ARRANQUE............................................................................................. 430 7.2.3.2 CHECK_RAM ..........................................................................................434

7.2.3.3 INICIO ..................................................................................................... 435 7.2.3.4 ERROR..................................................................................................... 437


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7.2.3.5 FUNCION ................................................................................................442 7.2.4 Subrutinas de INTERRUPCIN.................................................................. 468

7.2.4.1 INT_VIA2................................................................................................. 468 7.2.4.2 INT_LEER ...............................................................................................469 7.2.4.3 INT_TECLADO........................................................................................ 471 7.2.4.4 Control de TEMPERATURA....................................................................475 7.2.4.5 Interrupciones en FPCP...........................................................................477

7.3 ANEXO III: Tablas de Linealizacin................................................ 478 7.4 ANEXO IV: Manual de Usuario ....................................................... 479

7.4.1 Analizador de Gases TECNIGAS-M6A ........................................................ 479 7.4.1.1 Descripcin del Analizador....................................................................... 480

7.4.1.2 Normativa y Caractersticas Metrolgicas ................................................481 7.4.1.3 Especificaciones........................................................................................ 481 7.4.1.4 Recomendaciones en el uso del Analizador. ............................................. 482

7.4.2 Manejo del ANALIZADOR........................................................................... 482 7.4.3 Ajuste de ANALIZADOR.............................................................................. 484

7.4.3.1 Sensor NDIR ANDROS modelo 5210.......................................................486 7.4.3.2 Sensor O 2 .................................................................................................. 491 7.4.3.3 Sensor r.p.m..............................................................................................493

7.4.4 Controles Metrolgicos ................................................................................. 495 7.4.5 Control de la TEMPERATURA INTERNA.................................................. 495 7.4.6 Acciones en Caso de Indicacin de Alarma y Cdigos de ERROR. .......... 495 7.4.7 Prevencin de Riesgos Laborales en la Utilizacin del Analizador............... 497

7.5 ANEXO V: Curvas de Respuesta del Mdulo Sensores ................... 500 7.5.1 Curvas de Respuesta del Sensor HC ............................................................. 501 7.5.2 Curvas de Respuesta del Sensor CO ............................................................. 502 7.5.3 Curvas de Respuesta del Sensor CO 2 ............................................................ 503 7.5.4 Curvas de Respuesta del Sensor O 2 ............................................................... 504

7.6 ANEXO VI: Hojas de Caractersticas de Sensores y Componentes 505 7.7 ANEXO VII: Legislacin ................................................................... 506 7.8 ANEXO VIII: Bibliografa y Referencias ......................................... 507

8 Estudio de Seguridad y Salud............................................................ 508 8.1 Introduccin ....................................................................................... 509 8.2 Objeto del Estudio de Seguridad y Salud.......................................... 509


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8.3 Real Decreto 1215/1997...................................................................... 509 8.3.1 Artculo 1. Objeto.......................................................................................... 510 8.3.2 Artculo 2. Definiciones. ............................................................................... 510 8.3.3 Artculo 3. Obligaciones Generales del Empresario. .................................... 511 8.3.4 Artculo 4. Comprobacin de los Equipos de Trabajo................................... 512 8.3.5 Artculo 5. Obligaciones en Materia de Formacin e Informacin. ............. 512 8.3.6 Artculo 6. Consulta y Participacin de los Trabajadores............................. 513 8.3.7 DISPOSICIN TRANSITORIA NICA. Adaptacin de Equipos de

Trabajo..........................................................................................................513 8.3.8 DISPOSICIN DEROGATORIA NICA. Derogacin normativa.............. 514 8.3.9 DISPOSICIN FINAL PRIMERA. Gua tcnica. ....................................... 514

8.3.10 DISPOSICIN FINAL SEGUNDA. Facultades de desarrollo. ................... 515 8.3.11 DISPOSICIN FINAL TERCERA. Entrada en vigor. ................................ 515 8.4 ANEXOS............................................................................................. 515

8.4.1 Anexo I: Disposiciones Mnimas Aplicables a los Equipos de Trabajo. ....... 515 8.4.2 Anexo II: Disposiciones Relativas a la Utilizacin de los Equipos de

Trabajo..........................................................................................................518 8.5 Consideracion General de Riesgos .................................................... 520 8.6 Anlisis y Prevencin de Riesgos ....................................................... 520

8.6.1 Tipos de Riesgos............................................................................................ 520 8.6.2 Medidas Preventivas en la Organizacin del Trabajo................................... 524 8.6.3 Protecciones Colectivas................................................................................. 525 8.6.4 Protecciones Personales................................................................................ 525

8.7 Anlisis y Prevencin de los Riesgos en el Equipo............................ 526 8.8 Anlisis y Prevencin de Riesgos Catastrficos ................................ 526 8.9 Medicina Preventiva y Primeros Auxilios......................................... 526

9 ndice de Tablas y Figuras ................................................................. 528


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2 MEMORIA DESCRIPTIVA





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Proyecto: Analizador de Gases para Vehculos de Gasolina MEMORIA DESCRIPTIVA Fecha 30-01-2010 rev.A

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2.0 Hoja de Identificacin

Ttulo del Proyecto y Cdigo de Identificacin:

a) Ttulo del proyecto: Analizador de gases para vehculos de gasolina b) Cdigo de identificacin:ETSE-PFC:2009-017

Razn social de las personas encargadas del proyecto:

Promotor:

Este proyecto se redacta por encargo de la empresaTECNI-AUTOMOTIVE S.A.con CIF A-08091212 y domicilio social en Lvinguda de Roma 301 de Tarragona, que es propietaria del mencionado proyecto.

Autor:

El autor de este proyecto es el seor D. Jos Santaella Ortiz, Ingeniero Tcnico

Industrial, con el nmero de colegiado E-1981-T, D.N.I. 30.494.671-Y, con domicilio enC./ Murillo n 19 en Torrejn de la Calzada CP 28991 (Madrid), telfono +34 619281424 ydireccin de correo electrnico [email protected].

Ejecucin del Proyecto:

La adjudicacin de la fabricacin del analizador objeto del presente proyecto serealizar por parte del Promotor al Contratista de acuerdo a las estipulaciones del Pliego deCondiciones y a las recogidas en contrato privado realizado entre promotor y contratista.


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2.1 Introduccin

El continuo deterioro del equilibrio medioambiental en el planeta y las repercusionesdel cambio climtico en el futuro de la humanidad han llevado a muchos pases a firmarcompromisos internacionales para la reduccin progresiva de emisiones de gases de efectoinvernadero.

El gran aumento de vehculos de gasolina y diesel en todo el planeta hace que estossean una importante fuente de emisin de gases de efecto invernadero que daan la capa deOzono. Esto ha ocasionado que muchos pases hayan fijado niveles mximos de emisiones para este tipo de vehculos con el fin de rebajar los niveles de emisiones de gases de efectoinvernadero.

En la Unin Europea, y por tanto en Espaa, para la homologacin de vehculosautomviles se exige que estos no superen los niveles mximos permitidos de emisiones de

gases contaminantes. Una vez en circulacin han de pasar peridicamente por laInspeccin Tcnica de Vehculos o ITV en la que se comprueba si los niveles de emisionesde gases contaminantes se ajustan a la normativa vigente.

El presente proyecto consiste en el diseo de un analizador de gases orientado principalmente a su uso en las ITV, que se ajuste a la normativa vigente y que sea de bajocosto.

Este proyecto se compone de la Memoria Descriptiva, Memoria de Clculo, Planos,Mediciones y Presupuesto, Anexo y Estudio de Seguridad y Salud.

La Memoria Descriptiva se compone de los siguientes apartados:Estudios Previos:

Estudio del Cambio Climtico y el Efecto Invernadero.Acuerdos internacionales mas importantes promovidos para enfrentar el problema de la contaminacin del planeta.Legislacin espaola y europea de aplicacin al control de emisiones de gasescontaminantes por vehculos a motor, homologacin de analizadores de gases yRiesgos Laborales.

Requerimientos: Requisitos para el diseo del analizador.

Solucin adoptada: Soluciones adoptadas en el diseo del equipo.La Memoria de Clculo incluye los clculos de los circuitos.

Los Planos incluyen los diagramas de bloques, circuitos que componen el analizadory un esquema completo de todos ellos.

En el Presupuesto se detalla la lista de materiales y coste del equipo.

En el apartado Anexo se ha incluido la documentacin complementaria para laelaboracin del presente proyecto.


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2.2 Antecedentes

El efecto invernadero es un mecanismo natural por el cual la atmsfera permite el paso de la radiacin solar e impide que vuelva al espacio parte de la radiacin infrarroja por lo que se produce un calentamiento de la Tierra. Este fenmeno ha mantenido latemperatura del planeta en niveles que han hecho posible la vida.

La utilizacin de combustibles fsiles en el desarrollo industrial, que producen la prctica totalidad de los gases ms activos del efecto invernadero, unido a la explotacinirracional de los recursos naturales y a la creciente contaminacin del planeta est haciendoque aumente la cantidad de gases de efecto invernadero lo que provoca un calentamientoanormal de la Tierra.

Esto ha hecho que los acuerdos y legislaciones internacionales se centren, entre otrasmediadas, en la reduccin de emisiones de gases contaminantes por parte de los vehculosa motor.

Actualmente se ha avanzado mucho en la bsqueda de soluciones a travs deacuerdos internacionales como la Cumbre de Ro, el Protocolo de Kyoto o la potenciacinde energas alternativas y el reciclado de basuras.

En Europa la directiva 70/156/CEE de 6 de febrero de 1.970 relativa a lahomologacin de vehculos a motor inicia el camino de una legislacin comn europeasobre esta materia.

Posteriormente la Directiva 70/220/CEE de 20 de marzo de 1.970 apoyndose en laanterior establece medidas contra la contaminacin del aire causada por los motores deexplosin de los vehculos a motor. Sucesivas modificaciones la han hecho mas exigenteen lo que a gases contaminantes y niveles mximos permitidos se refiere.

En un futuro prximo los fabricantes de automviles tendrn que dotar a susvehculos con un sistema de diagnstico y medicin para detectar averas en el equipo decontrol de la contaminacin del vehculo. Tambin se ampliar el abanico de gasescontaminantes y habr mayores reducciones de los niveles mximos de emisiones permitidos tanto para homologacin de vehculos como en las ITV.

Para medir las emisiones de gases en los vehculos a motor es necesario disponer deun analizador de gases. Estos han pasado de ser instrumentos de laboratorio a ser unaherramienta de trabajo en la ITV o talleres de reparacin de automviles.

La finalidad de este proyecto es la realizacin del diseo de un Analizador de Gases para su utilizacin principalmente en las ITV, que cumpla con la normativa vigente y quesea de bajo costo.


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2.3 Objetivos

El principal objetivo de este proyecto es la realizacin del Proyecto Fin de Carrera para la finalizacin de los estudios universitarios de Ingeniera Tcnica Industrial,especialidad en Electrnica Industrial.

Para ello se ha realizado el diseo de un analizador de gases para vehculos degasolina que cumpla con los objetivos iniciales que son:

Equipo de bajo costo y fcil utilizacin.Cumplimiento de la legislacin espaola y europea en cuanto a requerimientos para suutilizacin en las ITV.Cumplimiento de la legislacin espaola y europea para su homologacin.

Prestaciones que mejoren las actuales exigencias para no quedar obsoleto en un cortoespacio de tiempo.

Estos objetivos se han conseguido al cumplir el analizador con los siguientesrequisitos:

Bajo coste.Legislacin espaola y europea: Cumple El Real Decreto 2042/1994, la Directiva70/156/CEE y la Directiva 96/96/CE.Homologacin: Cumple la ORDEN del Ministerio de Fomento de 15 de abril de1998 y la Norma UNE 8251:2004.Prestaciones: Mide la concentracin de HC, CO, CO2 y O2 as como las r.p.m. y elcoeficiente Lambda.

Para la alcanzar estos objetivos se han incluido los siguientes estudios previosrecogidos en la Memoria Descriptiva:

Estudio del Cambio Climtico y el Efecto Invernadero.Acuerdos internacionales mas importantes promovidos para enfrentar el problema de

la contaminacin del planeta.Estudio de la evolucin de la evolucin de la normativa europea relativa a emisiones procedentes de vehculos a motor.Estudio de la normativa espaola aplicable al control de emisiones de gases deescape de vehculos a motor.Estudio de la normativa espaola aplicable a la homologacin de equipos medidoresde gases.Estudio de las diferentes alternativas en cuanto a tipos de sensores de gases.


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2.4 Estudios Previos

2.4.1 Cambio Climtico y Efecto Invernadero

En este apartado se hace un estudio de los factores que influyen en el clima, en especial elefecto invernadero y los gases que lo potencian.

2.4.1.1 Introduccin

Actualmente existe un fuerte consenso cientfico respecto a que el clima global sever alterado significativamente, en los prximos aos, como resultado del aumento de

concentraciones en la Atmsfera de gases invernadero tales como el Dixido de Carbono,metano, xidos nitrosos y clorofluorocarbonos.

Estos gases estn atrapando una porcin creciente de radiacin infrarroja terrestre yse espera que harn aumentar la temperatura del planeta entre 1,5 y 4,5 C para el 2.100.Como consecuencia se estima que los patrones de precipitacin global tambin se alterarny se producirn grandes alteraciones en los ecosistemas globales.

Aunque existe un acuerdo general sobre estas conclusiones, hay una granincertidumbre con respecto a las magnitudes y las tasas de estos cambios a escalasregionales as como a las respuestas de los ecosistemas, que a su vez, pueden traducirse en

desequilibrios econmicos. Este tema ser de vital importancia en pases que dependenfuertemente de recursos naturales.

Con respecto al impacto directo sobre los seres humanos se prev una expansin delrea de enfermedades infecciosas tropicales, inundaciones de terrenos costeros y ciudades,tormentas ms intensas, la extincin de incontables especies de plantas y animales,fracasos en cultivos en reas vulnerables, aumento de sequas, etc.

Estas conclusiones han llevado a una reaccin gubernamental mundial que se haexpresado en numerosos estudios y conferencias, incluyendo tratados enfocados aenfrentar y en lo posible solucionar la crisis.

2.4.1.2 El Clima Global

Para poder comprender el cambio climtico y el aumento de la temperatura global sedebe comprender primero el clima global. Este es consecuencia principalmente del vnculoque existe entre la Atmsfera, los ocanos, las capas de hielos (Criosfera), los organismosvivientes (Biosfera) y los suelos, sedimentos y rocas (Geosfera). A estos se le consideraagentes internos.


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Adems de estos hay agentes externos al planeta que afectan al balance energticodel sistema climtico global. Seguidamente se da una breve descripcin de los principalesagentes.

AGENTES INTERNOSEn la figura se puede apreciar de forma esquemtica los vnculos existentes entre

estos.

Tabla 2-1.- Diagrama de flujos energticos atmosfricos (Miller, 1991).

A continuacin se hace una breve descripcin de estos.

LA ATMSFERA:

Es la capa gaseosa que rodea la Tierra y se divide tericamente en varias capasconcntricas sucesivas. Estas son, desde la superficie hacia el espacio exterior Troposfera,Tropopausa, Estratosfera, Estratopausa, Mesosfera y Termosfera.

Es uno de los componentes ms importantes del clima terrestre. Est compuesta poruna mezcla de gases y aerosoles (partculas slidas y lquidas en suspensin) que forman elsistema ambiental integrado con todos sus componentes y que mantienen las condicionesaptas para la vida. Su composicin es sorprendentemente homognea, resultado de procesos de mezcla. Los gases que la constituyen estn mezclados pero no es una mezcla


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uniforme pues tiene variaciones significativas en temperatura y presin relacionadas con laaltura sobre el nivel del mar, tal como se aprecia en la Tabla 2-2.

El 50% de la masa est concentrada por debajo de los 5 km s.n.m.1 siendo los gasesms abundantes el N2 y O2. A pesar de estar en bajas cantidades, los gases de efecto

invernadero cumplen un rol crucial en la dinmica atmosfrica. Entre stos contamos alCO2, el metano, los xidos nitrosos, ozono, halocarbonos y aerosoles entre otros.

Tabla 2-2.- Diagrama general de la Atmsfera (Miller 1.991).

Seguidamente se describen brevemente las capas que la componen:

Troposfera: Llamada tambin baja Atmsfera, es la que est en ntimo contacto conla superficie terrestre y se extiende hasta los 11 km s.n.m.2 en promedio. Tiene un grosor

que vara desde 8 km en los polos hasta 16 km en el ecuador, principalmente debido a ladiferencia de presupuesto energtico en esos lugares.

Abarca el 75% de la masa de gases totales que componen la Atmsfera, el 99% de lamasa de la atmsfera se encuentra bajo los 30 km s.n.m. Consta en particular, en 99% dedos gases, el Nitrgeno (N2, 78%) y Oxgeno (O2, 21%). El 1% que resta consta principalmente de Argn (Ar, 1%) y Dixido de Carbono (CO2, 0,035%). El vapor deagua est en cantidades variables de acuerdo a condiciones locales, por ejemplo, desde0,01% en los polos hasta 5% en los trpicos. La temperatura disminuye con la altura, en promedio, 6,5 C por kilmetro.

1 S.n.m. sobre el nivel del mar2 S.n.m.sobre el nivel del mar


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La mayora de los fenmenos que involucran el clima ocurren en esta capa, en partesustentados por procesos convectivos que son establecidos por calentamiento de gasessuperficiales, que se expanden y ascienden a niveles ms altos de la troposfera dondenuevamente se enfran. Incluye adems los fenmenos biolgicos.

Tropopausa: Marca el lmite superior de la troposfera, sobre la cual la temperaturase mantiene constante antes de comenzar nuevamente a aumentar a partir de los 20 kms.n.m. Esta condicin trmica evita la conveccin del aire y confina de esta manera elclima a la troposfera.

Estratosfera: Esta capa est por encima de la tropopausa, se extiende desde los 20km hasta 48-50 km s.n.m. Una vez que se alcanzan los 50 km de altura, la temperatura hallegado a los 0 C. Contiene pequeas cantidades de los gases de la troposfera endensidades decrecientes proporcionales a la altura.

Incluye cantidades bajsimas de Ozono (O3) que filtran el 99% de los rayosultravioleta (UV) provenientes de las radiaciones solares por lo que juega un importante papel para la vida en el planeta al impedir que las radiaciones ultravioletas lleguen a lasuperficie. Es esta absorcin de rayos UV la que hace ascender la temperatura hasta cercade los 0 C. Este perfil de temperaturas permite que la capa sea muy estable y evitaturbulencias, algo que caracteriza a la estratosfera.

Estratopausa: Est por encima de la Estratosfera. En ella se vuelve a producir otrainversin trmica a los 50 km.

Mesosfera:Se extiende por encima de los 50 km, la temperatura desciende hasta -100 C a los 80 km su lmite superior.

Termosfera: Se extiende por encima de la mesosfera, a partir de los 80 km s.n.m. Latemperatura asciende continuamente hasta los 1000 C. Por la baja densidad de los gases aesas altitudes no son condiciones de temperatura comparables a las que existiran en lasuperficie.

LOS OCANOS:

Existe un intercambio energtico entre la atmsfera y los ocanos al influir el vientoen las corrientes superficiales y por la evaporacin de agua desde la superficie ocenica.Lo significativo de los ocanos es que almacenan mucha mas cantidad de energa que laatmsfera. Esto se debe a la mayor capacidad calrica (4.2 veces la de la atmsfera) y sumayor densidad (1.000 veces mayor).

La estructura vertical de los ocanos puede dividirse en dos capas, que difieren en suescala de interaccin con la atmsfera. La capa inferior, que involucra las aguas fras y profundas, compromete el 80% del volumen ocenico. La capa superior, que est encontacto ntimo con la atmsfera, es la capa de frontera estacional, un volumen mezcladoque se extiende slo hasta los 100 m de profundidad en los trpicos, pero que llega a varioskilmetros en las aguas polares. Esta capa sola almacena 30 veces ms energa que laatmsfera. De esta manera, un cambio dado de contenido de calor en el ocano redundaren un cambio al menos 30 veces mayor en la atmsfera. Por ello pequeos cambios en el


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contenido energtico de los ocanos pueden tener un efecto considerable sobre el clima yla temperatura global.

El intercambio de energa tambin ocurre verticalmente, entre la Capa Frontera y lasaguas profundas. La sal contenida en las aguas marinas se mantiene disuelta en ella al

momento de formarse el hielo en los polos, esto aumenta la salinidad del ocano. Estasaguas fras y salinas son particularmente densas y se hunden, transportando en ellasconsiderable cantidad de energa. Para mantener el equilibrio en el flujo de masas de aguaexiste una circulacin global termohalina, que juega un rol muy importante en laregulacin del clima global.

LA CRIOSFERA:

La forman las regiones cubiertas por nieve o hielo, sean tierra o mar. Incluye laAntrtida, el Ocano rtico, Groenlandia, el Norte de Canad, el Norte de Siberia y lamayor parte de las cimas ms altas de cadenas montaosas. Juega un rol muy importanteen el clima global.

La nieve y el hielo tienen un alto albedo3, por ello, algunas partes de la Antrtidareflejan hasta un 90% de la radiacin solar incidente, comparado con el promedio globalque es de un 31%. Sin la Criosfera, el albedo global sera considerablemente ms bajo, seabsorbera ms energa a nivel de la superficie terrestre y consecuentemente la temperaturaatmosfrica sera ms alta.

Tambin tiene un rol en desconectar la atmsfera con los ocanos, reduciendo latransferencia de humedad y momentum, y de esta manera estabiliza las transferencias deenerga en la atmsfera. Finalmente, afecta al volumen de los ocanos y de los nivelesglobales del mar, cambios que pueden afectar el presupuesto energtico del clima.

LA BIOSFERA:

La vida puede encontrarse en casi cualquier ambiente terrestre. La biosfera afecta elalbedo de la Tierra, grandes reas de bosques continentales tienen bajo albedo comparadocon regiones sin vegetacin como los desiertos. El albedo de un bosque deciduo4 es deaproximadamente 0,15 a 0,18, un bosque de conferas est entre 0,09 y 0,15, un bosque

tropical lluvioso refleja menos an, entre 0,07 y 0,15. Comparando, el albedo de undesierto arenoso es de cerca 0,3.

Algunos cientficos piensan que la quema de combustibles fsiles no es tandesestabilizadora como la tala de bosques y la destruccin de los ecosistemas quemantienen la produccin primaria de los ocanos.

3

Albedo: Razn entre la energa luminosa que difunde por reflexin una superficie y la energaincidente.4 Bosques deciduos o caducifolios: Estn en zonas templadas de clima hmedo, son de hoja ancha y

caduca. Tienen gran cantidad de hojas.


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La biosfera tambin afecta los flujos de ciertos gases invernadero como el Dixidode Carbono y el metano. El plancton de las superficies ocenicas utiliza el Dixido deCarbono disuelto para la fotosntesis. Esto establece un flujo del gas con el ocano, fijandogas desde la atmsfera. Al morir el plancton transporta el Dixido de Carbono a los fondosocenicos. Esta productividad primaria reduce en un factor 4 la concentracin atmosfrica

del Dixido de Carbono y debilita significativamente el efecto invernadero terrestrenatural.

Se estima que hasta el 80% del Oxgeno producido por la fotosntesis es resultado dela accin de las algas ocenicas, especialmente las de reas costeras. Por ello lacontaminacin acutica en esos sectores podra ser muy desestabilizadora.

La biosfera tambin afecta a la cantidad de aerosoles en la atmsfera. Billones deesporas, virus, bacterias, polen y otras especies orgnicas diminutas son transportadas porlos vientos y afectan la radiacin solar incidente, influenciando el presupuesto energticoglobal. La productividad primaria ocenica produce compuestos conocidos comodimetilsulfitos, que en la atmsfera se oxidan para formar sulfatos aerosoles que sirvencomo ncleos de condensacin para el vapor de agua, ayudando as a la formacin denubes. Las nubes a su vez tienen un complejo efecto sobre el presupuesto energticoclimtico. Cualquier cambio en la productividad primaria de los ocanos, puede afectarindirectamente el clima global.

LA GEOSFERA:

Consiste en suelos, sedimentos y rocas de las masas de tierras, corteza continental yocenica, y en ltima instancia, el interior mismo de la Tierra.

Los cambios en la forma de las cuencas ocenicas, el tamao de las cadenasmontaosas continentales o los movimientos tectnicos influyen en las transferenciasenergticas del sistema climtico. Hay procesos qumicos y fsicos que afectan ciertascaractersticas de los suelos, como la disponibilidad de humedad o la escorrenta5. Elvulcanismo ocurre regularmente, las erupciones volcnicas agregan Dixido de Carbono ala atmsfera y emiten adems grandes cantidades de polvo y aerosoles.

AGENTES EXTERNOS:

Adems de los agentes internos que influyen en el clima hay agentes externos al planeta que afectan al balance energtico del sistema climtico global. Estos son principalmente los siguientes:

VARIACIONES DE ORBITA:

Los cambios en el carcter de la rbita terrestre alrededor del Sol se dan en escalasde tiempo de milenios o ms largos. Pueden alterar significativamente la distribucin

5 Escorrenta: Corriente de agua que se vierte al rebasar su depsito o cauces naturales o artificiales.


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estacional y latitudinal de la radiacin recibida. Son estos ciclos los que fuerzan cambiosentre condiciones glaciales e interglaciares sobre la Tierra.

VARIABILIDAD SOLAR:

Otro de los mecanismos de fuerza externa corresponde a cambios fsicos en el mismoSol, que pueden alterar la intensidad y el carcter del flujo de radiacin solar. No existeduda que stos ocurren en un rango variable de tiempo. Uno de los ciclos ms conocidos esel de las manchas solares, cada 11 aos. Otros parmetros, como el dimetro solar, tambinvaran. An no existen datos suficientes como para corroborar variaciones suficientementefuertes como para generar cambios climticos.

2.4.1.3 Efecto Invernadero y Gases que lo Producen.

El clima terrestre depende principalmente del balance energtico entre la radiacinsolar y la radiacin emitida por la Tierra. En esta reirradiacin, a la que se sumara laemisin de energa geotectnica, los gases invernadero juegan un rol crucial.

La Tierra recibe energa del Sol en forma de radiacin electromagntica, la superficieterrestre recibe radiacin ultravioleta (UV) y radiacin visible y emite radiacin terrestreen forma de radiacin infrarroja.

Estos dos grandes flujos energticos deben estar en balance pero la Atmsfera afecta

la naturaleza de este balance. Los gases invernadero permiten que la radiacin de ondacorta solar penetre sin impedimento pero absorben la mayor parte de la emisin de ondaslargas terrestres. Esto hace que la temperatura global promedio sea de 15 C, 33 gradosms alta que si no existiera Atmsfera, permitiendo condiciones favorables para la vida talcomo la conocemos. Este efecto se llama Efecto Invernadero.

El aumento de gases invernadero atmosfricos ha incrementado la capacidad quetiene la Atmsfera para absorber ondas infrarrojas, aumentando su reforzamiento radiativo,que aumenta la temperatura superficial. Este fenmeno se mide en watts por metrocuadrado (W/m2).

En la figura se aprecia de forma esquemtica este fenmeno.


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Tabla 2-3.-Efecto invernadero (Miller, 1991).

Los flujos de humedad, masa y momentum dentro de la atmsfera y los componentesdel sistema climtico deben estar en equilibrio. El balance de los flujos determina el estadode los climas y los factores que influyan sobre ellos a escala global deben ser consideradoslos causantes del Cambio Climtico Global.

GASES DE EFECTO INVERNADERO:

Debido a su importancia y el rol que juegan en el cambio climtico global, seanalizan mas detalladamente a continuacin.

Es importante identificar las fuentes, reservorios o sinks y el ciclo de vida de cadauno de ellos.Fuente es el punto donde un gas es emitido, donde entra a la atmsfera. Reservorio o sink es el punto en el cual el gas es removido de la atmsfera, por reaccionesqumicas o absorcin en otros componentes del sistema climtico.Ciclo de vida es el periodo promedio que una molcula de contaminante se mantiene en la atmsfera. Esto sedetermina por las velocidades de emisin y captacin en sinks.

Dixido de Carbono (CO2):

Fuentes naturales: Se libera desde el interior de la Tierra a travs de fenmenostectnicos, evaporacin ocenica, la respiracin, descomposicin de materia orgnica eincendios forestales naturales.

Fuentes antropognicas6: Quema de combustibles fsiles (compuestos con Carbono),cambios en el uso de suelos (principalmente deforestacin), quema de biomasa,manufactura de cemento.

Sink: Absorcin por las aguas ocenicas y organismos marinos y terrestres,especialmente bosques y fitoplancton en procesos fotosintticos.

6 Antropognicas: De origen humano.


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Ciclo de vida: entre 50 y 200 aos.

Tabla 2-4.- Aumento del CO2 atmosfrico (Miller, 1991)

Metano (CH4):Fuentes naturales: Descomposicin de materia orgnica en condiciones anaerbicas y

en los sistemas digestivos de termitas y rumiantes.

Fuentes antropognicas: Cultivos de arroz, quema de biomasa, quema decombustibles fsiles, basureros y aumento de rumiantes para consumo.

Sink: Reaccin con radicales hidroxilo en la troposfera y con el Monxido de

Carbono (CO) emitido por accin antropognica.

Tabla 2-5.- Aumento del metano atmosfrico (Miller, 1991).

Oxido Nitroso (N2O):Fuentes naturales: Producido por procesos biolgicos en ocanos, suelos y bosques

lluviosos.

Fuentes antropognicas: Produccin de nylon y cido ntrico, prcticas agrcolas,

gases de escape de vehculos de combustin interna, automviles con convertidorescatalticos de tres vas, quema de biomasa y combustibles (combustin industrial).


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Sink: Es destruido fotoqumicamente en la alta atmsfera y por reacciones fotolticas.Su consumo por los suelos puede ser un sink pequeo pero no ha sido bien evaluado.

Tabla 2-6.- Aumento de xidos nitrosos atmosfricos (Miller, 1991).

Ozono (O3):Este gas filtra en la Estratosfera los rayos UV dainos para las estructuras biolgicas,

es tambin un gas invernadero que absorbe efectivamente la radiacin infrarroja. Laconcentracin de ozono en la atmsfera no es uniforme sino que vara segn la altura.

Fuentes naturales: Se forma a travs de reacciones fotoqumicas que involucranradiacin solar, una molcula de O2 y un tomo solitario de Oxgeno.

Fuentes antropognicas: Puede ser generado por complejas reacciones fotoqumicasasociadas a emisiones antropognicas y constituye un potente contaminante atmosfricoen la troposfera superficial.

Sink: Es destruido por procesos fotoqumicos que involucran a radiales hidroxilos, NOx y cloro. La concentracin es determinada por un fino proceso de balance entre sucreacin y su destruccin. Se teme su eliminacin por agentes que contienen cloro (CFCs)que en las alturas estratosfricas, donde est la capa de ozono, son transformadas enradicales que alteran el fino balance que mantiene esta capa protectora. Esta es la razn dela preocupacin por la capa de ozono y el uso de CFCs.

Halocarbonos:

- Clorofluorocarbonos (CFCs):Compuestos mayormente de origen antrpico7, que contienen Carbono y halgenos

como cloro, bromo, flor y a veces Hidrgeno.

Fuentes naturales: Existen fuentes naturales en las que se producen compuestosrelacionados, como los metilhaluros.

7 Antrpico: De origen humano.


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Fuentes antropognicas: Comenzaron a producirse en los aos 30 para refrigeracin.Posteriormente se usaron como propulsores para aerosoles, en la fabricacin de espuma,etc.

Sink: No existen sinks para CFCs en la troposfera y a causa de su casi inexistente

reactividad son transportadas a la estratosfera donde se degradan por accin de los UV,momento en el cual liberan tomos libres de cloro que destruyen efectivamente el ozono.

- Hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) e Hidrofluorocarbonos (HFCs):De origen antrpico estn usndose como sustitutos de los CFCs, slo considerados

como transicionales ya que tambin tienen efectos de gas invernadero. Se degradan en latroposfera por accin de fotodisociacin.

Por la larga vida que poseen son gases invernadero miles de veces ms potentes que

el CO2.

Tabla 2-7.- Aumento de CFCs (Miller, 1991).

Agua (H2O):El vapor de agua ocupa en promedio el 1% por volumen en la atmsfera, aunque con

variaciones significativas en las escalas temporales y espaciales. Por su abundancia es elgas de invernadero de mayor importancia, jugando un rol de vital importancia en el balance global energtico de la atmsfera.

Aerosoles:La variacin en la cantidad de aerosoles afecta tambin el clima. Incluye polvo,

cenizas, cristales de sal ocenica, esporas, bacterias, etc. Sus efectos sobre la turbidezatmosfrica pueden variar en cortos periodos de tiempo, por ejemplo despus de unaerupcin volcnica. A largo plazo los efectos son bastante equilibrados debido al efectonatural de limpieza atmosfrica, aunque el proceso nunca es completo.

Las fuentes naturales se calculan que son 4 a 5 veces mayores que lasantropognicas. Tienen el potencial de influenciar fuertemente la cantidad de radiacin deonda corta que llega a la superficie terrestre.


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2.4.1.4 Cambios Previsibles en el Clima Global.

EL IPCC (Panel Internacional sobre Cambio Climtico), un panel de 2.500cientficos de primera lnea, acord que un cambio discernible de influencia humanasobre el clima global ya se puede detectar entre las muchas variables naturales del clima.

Segn el panel, la temperatura de la superficie terrestre ha aumentadoaproximadamente 0.6 C en el ltimo siglo. Las emisiones de Dixido de Carbono porquema de combustibles, han aumentado a 6.25 mil millones de toneladas en 1.996, unnuevo rcord. Por otro lado, 1.996 fue uno de los cinco aos ms calurosos que existe enlos registros (desde 1.866). Se estima que los daos relacionados con desastres climticosllegaron a 60 mil millones de US$ en 1996, otro nuevo rcord.

Tabla 2-8.- Aumento de temperatura global (Miller, 1991).

Las previsiones de cambios en los prximos 100 a 150 aos se basan ntegramente enmodelos de simulacin. La gran mayora de los modelos se han concentrado sobre losefectos de la contaminacin antrpica8 de la atmsfera por gases invernadero, y en menorgrado, en los aerosoles atmosfricos.

Si el crecimiento de la emisin de gases invernadero se mantiene en el ritmo actuallos niveles en la atmsfera llegarn a duplicarse, comparados con la poca preindustrial,durante el siglo XXI. Si no se toman medidas puede hasta triplicarse la cantidad antes delao 2.100. El aumento de temperatura sera el ms rpido en los ltimos 100.000 aos,haciendo muy difcil que los ecosistemas del mundo se adapten.

El consenso cientfico, como resultado de esto, es que seguramente habr unaumento global de la temperatura entre 1.5 y 4.5 C en los prximos 100 aos. Esto seagregara al ya existente aumento de 0.5 C que ha experimentado la atmsfera desde larevolucin industrial.

8 Antrpica: De origen humano.


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Prever cmo esto afectar al clima global es una tarea muy difcil. El calentamientode la Tierra podra descongelar parte de las capas polares, esto causara una subida delnivel de mar que amenazara zonas costeras bajas. Tambin podra causar un cambio en elsistema de circulacin del aire, cambiando patrones de lluvia lo que alterara drsticamentela produccin agrcola internacional. En un mundo cada vez mas poblado esto causar mas

hambruna y mas catstrofes.La IPCC lo plantea as: El cambio climtico con certeza conllevar una significativa

prdida de vidas.

Varios procesos naturales parecen actuar como moderadores, por ejemplo el ocanoacta como reserva, donde el Dixido de Carbono se disuelve como tal y comocarbonatos y bicarbonatos. Un aumento del Dixido de Carbono en el aire, acta comoestimulante del crecimiento vegetal, de esta manera se fija ms de este gas.

2.4.2 Acuerdos Internacionales

Para combatir este fenmeno se han promovido diversos acuerdos internacionalesentre los que cabe destacar los siguientes.

2.4.2.1 Protocolo del Convenio sobre Contaminacin Atmosfrica Transfronteriza a Larga Distancia.

Este protocolo fue firmado en Ginebra el 18 de noviembre de 1.991 por numerosos pases, entre ellos Espaa. Su finalidad es la reduccin de las emisiones de CompuestosOrgnicos Voltiles (COV) entre los que se encuentran los Hidrocarburos.

En l los pases firmantes se comprometan a una reduccin para 1.999 del 30% delas emisiones de COV, con respecto a las de 1.988.

La redaccin de dicho Convenio tuvo lugar el 13 de noviembre de 1.979 sin embargotuvo escasa repercusin y no fue hasta 1.988 cuando se retom y se firm en Sofa elProtocolo el 31 de octubre, relativo a la lucha contra las emisiones de Oxido de Nitrgeno.

En este Protocolo se seala a los automviles como una de las principales fuentes deemisin de NOx (aproximadamente las dos terceras partes del total) y apuntaba distintastecnologas aplicables a los nuevos vehculos con el fin de reducir las emisiones de gasesde escape.

Con el Protocolo firmado en Ginebra en 1.991 los pases firmantes adoptaban elProtocolo de Sofa y lo generalizaban a los dems COV. En su anexo III, despus de tratarde otras fuentes de emisiones, se indican las medidas que se deben adoptar para conseguiruna reduccin drstica en los automviles.

En dicho anexo se indican tres tipos de fuentes procedentes de vehculos de motor:


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Emisiones procedentes del tubo de escape.Emisiones por evaporacin y en el momento del abastecimiento de carburante.Emisiones procedentes del crter.

Con respecto a las primeras, que son las que nos interesan, se sealan los principalessistemas encaminados a la disminucin de COV, as como, el coste de su implantacin endlares (americanos) en vehculos nuevos.

A su vez se indica que se deben aplicar programas de revisiones y mantenimiento enautomviles en circulacin, si bien, los criterios con los que se evalen sus emisionesdebern ser modificados peridicamente en funcin del avance en las tecnologas y lamejora de los combustibles.

2.4.2.2 Cumbre de la Tierra, Ro de Janeiro.

En junio de 1992 se llev a cabo la Conferencia sobre Medio Ambiente y Desarrollode las Naciones Unidas, llamada tambin la Cumbre de la Tierra, en las cercanas de Rode Janeiro, Brasil.

En ella se acordaron medidas para la proteccin del medio ambiente. Los temas principales que se trataron fueron el cambio del clima, la biodiversidad, la proteccinforestal, la Agenda 21 (un proyecto de desarrollo medioambiental de 900 pginas) y laDeclaracin de Ro (documento de seis pginas en el que se demanda la integracin del

medio ambiente y el desarrollo econmico).Fue un acontecimiento histrico muy significativo, ya que hizo del medio ambiente

una prioridad a nivel mundial, y a ella asistieron delegados de 178 pases, cifra rcord, quela convierte en conferencia de mayores dimensiones en la historia.

En junio de 1997 tuvo lugar en Nueva York la Segunda Cumbre de la Tierra. Severificaron los avances realizados segn lo estipulado en la Cumbre de Ro, y participaron170 pases. Por desgracia se comprob que los acuerdos no se haban cumplidos y que las peligrosas emisiones a la atmsfera de Dixido de Carbono continuaban, debido principalmente a los Estados Unidos (el pas que genera ms contaminantes en el mundo).

En la Cumbre de Nueva York se decidi la creacin de la Organizacin Mundial delMedio Ambiente y de un tribunal internacional para resolver conflictos sobre materiaecolgica.

2.4.2.3 Convencin Marco sobre Cambio Climtico de las Naciones Unidas.

Denominada FCCC o UNFCCC fue firmada por 162 gobiernos en la Cumbre de laTierra celebrada en Ro de Janeiro en junio de 1.992. El objetivo principal de laconvencin es lograr estabilizar los gases invernadero en la atmsfera, lo que prevendrauna peligrosa interferencia antrpica en el sistema climtico. La convencin requera que


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todas las naciones que firmaran el tratado debieran lograr reducir sus emisiones de gasesinvernadero hasta niveles de 1.990 para el ao 2.000.

2.4.2.4 Protocolo de KYOTO.Ha sido el mayor y ms importante acuerdo firmado hasta la fecha con la intencin

de frenar las emisiones de gases contaminantes.

En diciembre de 1.997 se acord en Kyoto el primer gran Protocolo que desarrolla elConvenio Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climtico.

Este protocolo es solo un primer paso para frenar los impactos ambientales delcambio climtico.

Fija un objetivo para los pases firmantes de reducir las emisiones de los 6 gases deefecto invernadero de origen humano (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs y SF6) en un 5,2% enel periodo 2.008-2012 respecto a 1.990.

Los firmantes fueron los 38 pases mas industrializados del mundo, entre los que seincluyen Estados Unidos (el mayor emisor del mundo de los gases mencionados), China,India, los 15 miembros de la Unin Europea y 11 repblicas de la antigua Unin Sovitica.

Los mecanismos para llevar a cabo esta reduccin se empezaron a negociar en la IVConferencia de las Naciones Unidas sobre cambio climtico celebrada en La Haya en Noviembre del 2.000.

El gobierno ruso que asisti a esta conferencia anunci que su pas podra ratificar elProtocolo de Kyoto si se clarifican los mecanismos para reducir las emisiones.

Estas iniciativas revelan la preocupacin que hay a nivel mundial por un problemaque afecta a todo el planeta aunque este camino no este exento de dificultades ya queEstados Unidos, el pas que ms emisiones de gases contaminantes produce, no estadispuesto a tomar medidas que repercutan en el desarrollo, venta y uso de su tecnologaavanzada.


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combust i nl aparai dealt er i caai r edeCant i dad mot orelenentraquerealai r edeCant i dad

2.4.3 Emisiones de Vehculos con Motor de Explosin

Puesto que el proyecto est enfocado a un analizador para vehculos de gasolinavamos a centrarnos en este tipo de motores.

Si se pudiera fabricar el motor de gasolina ideal no producira contaminacinatmosfrica ya que todo el combustible se quemara con el Oxgeno del aire de la mezclade gases.

Para medir la relacin entre la cantidad de aire de la mezcla y la de combustible seutiliza el concepto de COEFICIENTE LAMBDA ().La frmula que define este parmetroes la siguiente

Si Lambda > 1 = mezcla pobre, exceso de aire.Si Lambda < 1 = mezcla rica, exceso de gasolina.

Una mezcla pobre generar un gran contenido de Oxgeno en los gases de escape y por lo tanto de xidos de Nitrgeno.

Una mezcla rica generar una escasez de Oxgeno en el escape por lo que abundarnlas emisiones de Monxido de Carbono e Hidrocarburos.

Se denomina mezcla estequiomtrica a una mezcla aire/gasolina de 14,7:1 con la queen teora se quemara toda la gasolina, para esta proporcin el valor=1.

En la figura 2-9 se puede observar grficamente que el punto ptimo defuncionamiento del motor est en torno al valor Lambda = 1 ya que se consigue uncompromiso entre la entrega de potencia del motor y el consumo de combustible. Estohace que el nivel de emisiones tambin sea mnimo alrededor de este valor.


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Tabla 2-9.- Relacin entre potencia, consumo y el Coeficiente Lambda.

En condiciones ideales las emisiones del motor seran:

La combustin real es la que se refleja en el siguiente esquema:


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Los gases emitidos por un motor de combustin interna de gasolina son, principalmente de dos tipos: inofensivos y contaminantes. Seguidamente se hace una brevedescripcin de estos.

INOFENSIVOS:Estn formados, fundamentalmente por Nitrgeno, Oxgeno, Dixido de Carbono,

vapor de agua e Hidrgeno.

Nitrgeno: Se encuentra presente en el aire que respiramos en una concentracin del79%. En el motor, debido a las altas temperaturas que se alcanzan se oxida formando pequeas cantidades de xidos de Nitrgeno.

Oxgeno: Es indispensable para la combustin, se encuentra presente en el aire enuna concentracin del 21%. Si la mezcla es demasiado rica o pobre en gasolina el Oxgenono podr oxidar todos los enlaces de Hidrocarburos y ser expulsado con el resto de losgases.

Vapor de agua: Se produce como consecuencia de la combustin, mediante laoxidacin del Hidrgeno, y se libera con los gases de escape.

Dixido de Carbono o Anhdrido Carbnico: Producido por la combustin completadel Carbono no resulta nocivo para los seres vivos. Se produce como consecuencia lgicade la combustin, cuanto mayor es su concentracin mejor es la combustin. Sin embargoes uno de los gases que provocan el Efecto Invernadero.

CONTAMINANTES:

Monxido de Carbono: En concentraciones altas y tiempos de exposicin largos puede provocar en la sangre la transformacin irreversible de la Hemoglobina, molculaencargada de transportar el Oxgeno desde los pulmones a las clulas del organismo, enCarboxihemoglobina, incapaz de cumplir esta funcin. Por este motivo en concentracionessuperiores al 0,3% en volumen resultan mortales.

La falta de Oxgeno en combustin hace que esta no se produzca completamente y se

forme Monxido de Carbono en lugar de Dixido de Carbono. Altos porcentajes de COindican una mezcla rica.

Hidrocarburos: Dependiendo de su estructura molecular presentan diferentes efectosnocivos. El Benceno, por ejemplo causa cncer, irritaciones de piel, ojos y conductosrespiratorios y mareos. Su presencia se debe a los componentes incombustibles de lamezcla o a las reacciones intermedias del proceso de combustin, las cuales tambin sonresponsables de al produccin de Aldehidos y Fenoles.

Plomo: Es el metal ms peligroso de los aditivos del combustible. Inhalado puede provocar la formacin de cogulos o trombos en la sangre. Se encuentra en la gasolina en

forma de Tetra-etilo de Plomo, se utiliza para elevar el ndice de octanos y en motoresantiguos como lubricante de los asientos de las vlvulas. La gasolina sin plomo lo sustituye por otros aditivos.


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En la figura 2-10 se observa una grfica en la que podemos ver el nivel de emisionesen funcin del coeficiente Lambda.

Tabla 2-10.- Emisiones de un motor de gasolina y coeficiente Lambda.

Como puede observarse desde el punto de vista de la emisin de gases contaminantesinteresa que la mezcla sea un poco pobre. De acuerdo a la grfica de la curva de potencia

de la figura 2-9 vemos que interesara una mezcla mas bien rica. Buscando el compromisoentre ambos criterios el valor Lambda = 1 aparece entonces como un punto ptimo defuncionamiento que conjuga ambos aspecto del punto de funcionamiento del motor.

Para disminuir aun ms las emisiones de gases contaminantes todos los vehculosmodernos van provistos de catalizador despus de la salida de los gases del motor. Elefecto de este es reducir aun ms la emisin de gases contaminantes.


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2.4.4 Evolucin de la Normativa en la Unin Europea

En Europa los vehculos a motor destinados al transporte de mercancas o de personas deban satisfacer caractersticas tcnicas establecidas por disposicionesimperativas que diferan de unos Estados miembros a otros.

Esto obstaculizaba los intercambios comerciales dentro de la Comunidad EconmicaEuropea por lo que se elabor la Directiva del Consejo70/156/CEE de 6 de febrero de1.970 relativa a la aproximacin de las legislaciones de los Estados miembros sobre laHomologacin de vehculos a motor y de sus remolques. Esta directiva responde a lanecesidad de dar solucin a este problema.

En ella no se trata el problema del control de la contaminacin producida por losvehculos a motor pero abre el camino para la unificacin de las normas de homologacinde vehculos en la Comunidad Econmica Europea.

Posteriormente aparece la Directiva70/220/CEE del Consejo, de 20 de marzo de1970, relativa a la aproximacin de las legislaciones de los Estados Miembros en materiade medidas que deben adoptarse contra la contaminacin del aire causada por los gases procedentes de los motores de explosin con los que estn equipados los vehculos amotor.

Esta se apoya en la aplicacin del procedimiento de homologacin CEE objeto de laanterior Directiva 70/156/CEE, en la necesidad de adecuarse a las prescripciones tcnicasadoptadas por la Comisin Econmica para Europa de la ONU en su Reglamento n 15

(Prescripciones uniformes relativas a la homologacin de los vehculos equipados conmotor de explosin en lo que se refiere a las emisiones por el motor de gasescontaminantes) y en la necesidad de homogeneizar diferentes directivas de los estadosmiembros referentes al control de la contaminacin del aire causada por los vehculos amotor.

En su Artculo 1 define el concepto devehculo como cualquier vehculo con motorde explosin destinado a circular por carretera, con o sin carrocera, con cuatro ruedascomo mnimo, un peso mximo autorizado no inferior a 400 kg y una velocidad mxima por construccin igual o superior a 50 km/h. Se exceptan los tractores y mquinasagrcolas y de obras pblicas.

En su Anexo I especifica las pruebas a que ha de ser sometido un vehculo para suhomologacin. En el se establece lo siguiente:

- Se definen como gases contaminantes el Monxido de Carbono y los Hidrocarburos(punto 1.4.).

- El vehculo ha de pasar las siguientes pruebas sin sobrepasar los lmites que seespecifican:

Pruebas tipo I:Control de los contaminantes emitidos como trmino medio en zona urbanacongestionada despus de un arranque en fro.


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Prueba tipo II:Control de la emisin de Monxido de Carbono con el motor al ralent.

Prueba tipo III:Control de las emisiones de gas del crter.

Para estas pruebas se tomaba como referencia el peso del vehculo y segn este seestablecan unos lmites mximos permitidos de emisiones de Monxido de Carbono y delos Hidrocarburos no quemados por dichos motores.

En el ANEXO III en el apartado MATERIAL DE PRUEBA especifica comoMaterial de anlisis que Los analizadores sern del tipo no dispersivo de absorcin en elinfrarrojo. El analizador de Hidrocarburos ser sensibilizado al n-Hexano. (punto 3.3.2.).

Esta normativa fue modificada sucesivamente con objeto de adaptarla al progresotcnico por las siguientes directivas comunitarias:

Directiva72/306/CEE del Consejo de 2 de agosto de 1972 relativa a la aproximacinde las legislaciones de los Estados Miembros sobre las medidas que deben adoptarsecontra las emisiones de contaminantes procedentes de losmotores diesel (encendido por compresin) destinados a la propulsin de vehculos.

Esta trata de la aplicacin del procedimiento de homologacin CEE objeto de laDirectiva 70/156/CEE y en la necesidad de adecuarse a las prescripciones tcnicasadoptadas por la Comisin Econmica para Europa de la ONU en su Reglamento n 24(Prescripciones uniformes relativas a la homologacin de los vehculos equipados conmotor diesel en lo que se refiere a las emisiones de contaminantes por el motor).

Al igual que la Directiva 70/220/CEE se pretende homogeneizar diferentesdirectivas de los estados miembros referentes al control de la contaminacin del airecausada por los vehculos a motor.

Para la medicin de estos gases se utiliza un Opacmetro que mide de maneracontinua los coeficientes de absorcin luminosa de los gases de escape emitidos por losvehculos con motores diesel.

Directiva74/290/CEE del Consejo, de 28 de mayo de 1.974 que redujo los lmitesadmisibles de emisiones de gases de Monxido de Carbono y de Hidrocarburos no

quemados por los motores de explosin.Directiva77/102/CEE de 30 de noviembre de 1976 que amplia el concepto de "gasescontaminantes" al incluir los xidos de Nitrgeno, expresados en equivalencia deDixido de Nitrgeno (NO2) adems de incluir una nueva reduccin de los nivelesmximos permitidos en las emisiones de gases contaminantes.

Tambin se modific el ANEXO III en el punto 3.3.2. referente a los analizadoresa utilizar de la siguiente forma:

Los analizadores del Monxido de Carbono y los Hidrocarburos sern del tipono dispersivo de absorcin en el infrarrojo


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Los analizadores tendrn un campo de medida compatible con la precisinrequerida para medir las concentraciones de contaminantes en las muestras de gasde escape.

El error de medicin no superar el 3%, sin tener en cuenta el verdadero valorde los gases de contraste. En el caso de las concentraciones inferiores a 100 ppm, elerror de medicin no superar 3 ppm. La muestra de aire ambiente se medir enel mismo analizador y dentro de la misma gama de medida que la muestracorrespondiente de gases de escape diluidos.

Para los motores de compresin el punto 4.3.2. establece las siguientesDisposiciones particulares para los motores de compresin:

Deber instalarse un conducto de toma de muestras calentado, para el anlisis

continuo de Hidrocarburos (HC) mediante el detector de ionizacin de llamacalentado (HFID), con aparato registrador (R). La concentracin media de losHidrocarburos medidos se determinar por integracin.

Durante toda la prueba, la temperatura de dicho conducto se regular a 190 10 C. El conducto ir provisto de un filtro calentado (F H) de una eficacia del 99 % par a las partculas * 0,3 m, que sirva para extraer las partculas slidas del flujocontinuo de gas utilizado para el anlisis. El tiempo de respuesta del sistema detoma de muestras (de la sonda a la entrada del analizador) deber ser inferior a 4 s.

El detector de ionizacin de llama calentado (HFID) deber utilizarse con unsistema de caudal constante (cambiador de calor) a fin de garantizar una toma demuestras representativa, a menos que existiera una compensacin para la variacindel caudal de los sistemas CFV o DFO.

En lo que respecta al calibrado de los analizadores el punto 4.3.3. establece losiguiente:

Cada analizador deber calibrarse tan a menudo como sea necesario y, encualquier caso, en el transcurso del mes anterior a la prueba de homologacin, ascomo una vez al menos cada seis meses para el control de conformidad de la produccin. El apndice 6 describir el mtodo de calibrado que deber aplicarse acada tipo de analizador citado en el nmero 4.3.1..

En este mismo anexo en el punto 4.5. Gases se detallan los gases purosutilizados, segn los casos, para el contraste y funcionamiento del equipo de medida.

Directiva88/76/CEE del Consejo, de 3 de diciembre 1987 que modifica nuevamentelos Anexos I, II, III, VI y VII introduciendo un nuevo Anexo III A.

Se introduce una nueva reduccin de los valores mximos permitidos para lasemisiones de los tres gases contaminantes, en base a las mejoras tecnolgicas en los


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motores y la necesidad de adecuar la normativa europea a los niveles de exigencia encuanto a emisiones contaminantes de los vehculos fabricados en Estados Unidos.

Se introduce la clasificacin de los vehculos por cilindrada y tambin el uso degasolina sin plomo para motores de explosin a fin de permitir el cese de la utilizacin

de aditivos a base de plomo en los carburantes y contribuir as de manera decisiva a ladisminucin de la contaminacin del medio ambiente por dicho elemento.

Se introduce valores lmite para las emisiones de partculas contaminantes procedentes de motores diesel.

Directiva89/436/CEE del Consejo, de 16 de junio de 1988 por la que se incluye paramotores diesel la limitacin de emisiones de los tres gases contaminantes, Monxido deCarbono, Hidrocarburos y xidos de Nitrgeno adems estableci lmites para lasemisiones de partculas contaminantes procedentes de los motores diesel.

Se complementa el procedimiento de prueba mediante disposiciones sobre latoma de muestras y el anlisis de las emisiones de partculas inspiradas en lacorrespondiente normativa americana y se introduce una reduccin de los nivelesmximos permitidos para la emisin de partculas contaminantes modificndose losAnexos I, III y III A.

Directiva89/458/CEE del Consejo, de 18 de julio de 1989 por la que se introdujonormas europeas ms estrictas para los vehculos de cilindrada inferior a 1.400 cm3,adems de incluir en las pruebas para homologacin de vehculos a motor un ensayo enel que se representen las condiciones de conduccin fuera de las zonas urbanas.

Directiva89/491/CEE de la Comisin, de 17 de julio de 1989 por la que se modifica laDirectiva 88/76/CEE para evitar que los vehculos equipados con dispositivos decontrol de emisin, que podran verse afectados por la gasolina con plomo, seanalimentados con este tipo de gasolina.

Directiva91/441/CEE del Consejo de 26 de junio de 1991 que establece una reduccindrstica de los valores lmite de emisiones de gases contaminantes para los motores detodas las cilindradas as como normas ms estrictas sobre las partculas contaminantes producidas por los vehculos equipados con motores de gasleo.

Se introdujeron medidas encaminadas a reducir las prdidas por evaporacin entodas las etapas de la cadena de almacenamiento y distribucin del combustible, lamejorara de la calidad del combustible en las estaciones de servicio y la duracin de loscomponentes del vehculo relacionados con las emisiones.

Directiva92/55/CEE del Consejo del 22 de junio de 1992, que modifica la Directiva77/143/CEE relativa al control tcnico de los vehculos a motor y sus remolques(emisiones de gases de escape), determina unos lmites de emisin para los gases deescape de los vehculos equipados con motores de encendido por chispa, con o sincatalizador.

Directiva93/59/CEE del Consejo del 28 de junio de 1993 que establece normas paralas emisiones de gases contaminantes de los vehculos industriales ligeros tan rigurosas


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como las aplicadas a los turismos, teniendo en cuenta las condiciones especficas dedichos vehculos.

Directiva94/12/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de marzo de 1.994 por la que se establecieron normas ms estrictas sobre el nivel mximo de emisiones de

gases contaminantes permitido a los turismos, en particular las emisiones de CO2, deconformidad con el compromiso contrado en el Convenio Marco Sobre el CambioClimtico firmado en Ro en junio de 1.992.

Se introdujo un nuevo mtodo de control de conformidad de la produccin alobjeto de armonizar las normas sobre vehculos industriales ligeros con las normassobre turismos a fin de que sean al menos tan estrictas como stas.

Los automviles diseados para transportar ms de seis personas y cuya masamxima superase los 2.500 kg, los vehculos industriales ligeros y los vehculos todoterreno que se beneficiaban de normas menos estrictas pasaban a estar sometidos anormas tan rigurosas como l

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