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Verificación de emisiones en la Zona Metropolitana del Valle de
México
Sergio Zirath Hernández Villaseñor
Dir. de Programas en Transporte Sustentable y Fuentes Móviles
QUINTO ANIVERSARIO DE CORPAIRE
CARACTERÍSTICAS DE LA ZMVM
Población de más de 18 millones de habitantes.
Más de 4 millones de automotores matriculados.
Más de 50 mil industrias.
Consumo energético diario equivalente a 48.6 millones de litros de gasolina.
ASNM de 2,240 metros .
Por su latitud tropical recibe una intensa radiación solar.
Por su posición continental entre océanos son frecuentes los anticiclones que generan masas de aire inmóvil.
CONTRIBUCIÓN DE AUTOMOTORES AL INVENTARIO DE EMISIONES
HC CO SO2HC CO SO2 NOXNOX PSTPST PMPM--1010
Guadalajara, 1995Guadalajara, 1995
Toluca, 1996Toluca, 1996
57.2 99.7 30.457.2 99.7 30.4 91.091.0 1.91.9 ------
58.0 99.8 15.658.0 99.8 15.6 89.589.5 2.02.0 ------
Monterrey, 1995Monterrey, 1995 66.0 99.7 8.166.0 99.7 8.1 64.064.0 1.01.0 ------
ZMVM, 2004ZMVM, 2004 38.4 99.2 57.638.4 99.2 57.6 83.083.0 ------ 18.818.8
Ciudad JuCiudad Juáárez, 1996rez, 1996 71.6 99.3 38.571.6 99.3 38.5 91.691.6 2.22.2 ------
Tijuana, 1998Tijuana, 1998 47.5 94.1 3.147.5 94.1 3.1 81.681.6 ------ 4.14.1
Mexicali, 1996Mexicali, 1996 61.0 91.0 24.061.0 91.0 24.0 81.081.0 ------ 1.01.0
HIDROCARBUROS PRESENTES EN EL AIRE DE LA ZMVM
1911
65
4.33.9
3.52.2
221.91.8
10.90.85
Propanon-ButanoTolueno
i-Pentanoi-Butano
n-PentanoAcetileno
Etilenom-p-Xileno
2-Metilpentanon-Hexano
MTBEBenceno
EtanoPropileno
0 5 10 15 20Porcentaje de HCNM
Hidrocarburos presentes en la gasolina
OZONOOZONO
83 %83 %
HidrocarburosHidrocarburos39 %39 %
NOxNOx
Mantener el parque vehicular en circulación en la mejor condición ambiental posible, a través de fomentar el mantenimiento preventivo de aquellas unidades que se presentan a verificar, asícomo obligar el mantenimiento correctivo de los automotores que presenten niveles de contaminación mayores a lo permisible.
OBJETIVO
DECAIMIENTO DE LA EFICIENCIA AMBIENTAL NOx
0
200
400
600
800
1000
1200
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
AÑO MODELO
Ppm
NO
x
SUBCOMPACTOS IMPORTADOSSUBCOMPACTOS NACIONALESCOMPACTOS IMPORTADOSCOMPACTOS NACIONALESLUJO Y DEPORTIVOS IMPORTADOSLUJO Y DEPORTIVOS NACIONALES
GENERALIDADES DEL PROGRAMA EN LA ZMVM
Programa operado por diversas empresas y en centros multilínea.
a).- Superficie mínima del centro de 500 metros cuadrados.
b).- Operan un mínimo de tres líneas de verificación para unidades ciclo Otto. Línea a diesel es opcional.
c).- Dedicados exclusivamente a verificación de emisiones vehiculares.
d).- Revisión de la operación de convertidores catalíticos.
e).- Aplicación de prueba ASM y aceleración repentina.
DIFERENCIAS ENTRE LOS TIPOS DE PRUEBA DE VERIFICACIÓN
METODO ASM-PRUEBA DINAMICA
Resultados
en
% ó ppm
HC, CO, O2
, CO2
METODO ESTATICO
BAR-90
BAR-97
DINAMOMETRODE CARGA VARIABLE
O DE CARGA FIJA
BAR-97
Resultados en
% ó ppm
NOx , CO, HC, Eficiencia delConvertidor Catalítico
BAR-90
( Aceleración Simulada)
BAR - 97
EMISIONES DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO CON CADA PRUEBA
208
293
26
162
294
208
37214444
233224
Óxi
dos
de n
itróg
eno
Par
tes
por m
illón
(ppm
)
Dinámico
Estático Modelo
Cilindrada
(cm3)
1991
1600
1996
3800
1997
3800
1998
1600
1998
3000
1998
4600
1998
5000
1992
1600
1994
3800
300
250
100
50
0
200
150
965 933 343
PELIGRO DE APLICAR PRUEBAS SIN MEDIR ÓXIDOS DE NITRÓGENO
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
0,74
0,78
0,81
0,84
0,87
0,90
0,93
0,96
0,99
1,02
1,05
1,08
1,11
1,14
1,17
1,20
1,23
1,26
1,29
1,32
1,35
1,38
1,41
1,44
1,47
1,50
1,53
1,56
1,59
1,62
1,65
1,68
1,72
1,76
1,79
1,83
1,86
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LAM B D A 5024
Emis
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m
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1.000
1.100
1.200
1.300
1.400
1.500
1.600
1.700
1.800
1.900
2.000
Emis
ione
s N
OX
en p
pm
H c N ox
RANG O PRO PUESTO
DIFERENCIAS ENTRE PRUEBAS DE EMISIÓN
Total de pruebas 1012511 100.00% 160608 100.00%Total de canceladas 157104 15.52% 11903 7.41%Total de aprobadas 855407 84.48% 148705 92.59%
Lambda 0.9-1.1 910274 89.90% 118360 73.69%Canceladas 78588 8.63% 5427 4.59%Aprobadas 831686 91.37% 112933 95.41%
Lamdba <>0.9-1.1 102237 10.10% 42248 26.31%Canceladas 78516 76.80% 6476 15.33%Aprobadas 23721 23.20% 35772 84.67%
DF 2005 HidalgoEtapa 2540 Etapa Crucero
VERIFICACIÓN DE EMISIONES VEHICULARES Y CORRUPCIÓN
La verificación de emisión permite detectar unidades cuyas emisiones rebasan la norma.
La reducción de emisiones se logra al realizar mantenimiento vehicular.
En ocasiones basta con una afinación básica que va de los 700 a los 1,100 pesos.
Sin embargo, la sustitución del convertidor cuesta 2,000 pesos, un arreglo de cabeza 3,000, un medio ajuste 6,000 pesos.
× Hay personas que por falta de recursos para reparar el coche, por falta de refacciones o simplemente por burlar a la autoridad, ofrece dinero para aprobar la verificación.
Monitoreo en tiempo real las 24 hrs.
Monitoreo permanente vía módem
MONITOREO Y GRABACIÓN DE LAS VERIFICACIONES
Auditorias de calibración de equipos analizadores.
Gases de Calibración
CALIBRACIONES DIARIAS Y AUDITORIAS MENSUALES
AUDITORIA TRADICIONAL A CENTROS DE VERIFICACIÓN
Se desarrollan con una cuadrilla de inspectores que asisten a los centro en busca de irregularidades.
Se evalúan los equipos de emisión utilizando un gas de concentración conocida.
En ocasiones se evalúan otros elementos como el sistema, la presencia de elementos extraños, etc.
Los centros que son detectados operando incorrectamente son sancionados.
× La eficiencia de estas visitas puede ser baja, dado:
a).- El número de visitas que la autoridad puede realizar diariamente.
b).- La existencia de personas que avisen a centros sobre la visita de la autoridad.
c).- El “repentino” apagón eléctrico en el centro.
d).- Lo aleatorio de las visitas.
MEJORANDO LA INSPECCIÓN A CENTROS DE VERIFICACIÓN
Las bases de datos que se generan en la verificación vehicular son una huella digital de la forma como ésta se desarrolló.
El análisis y la correcta interpretación de las bases de datos permiten detectar trampas.
Un análisis de las mismas requiere homogeneidad en las bases de datos de cada equipo que opera en la verificación vehicular.
COMPORTAMIENTO DE EMISIONES VEHICULARES
Las emisiones vehiculares siguen un patrón de acuerdo a la relación de aire y combustible con que se alimenta el motor.
La curva de emisiones varía para cada combustible utilizado.
El uso de los convertidores catalíticos permite eliminar hasta en un 90% los productos indeseables de la combustión.
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100
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300
400
500
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1,14
1,17
1,20
1,23
1,26
1,29
1,32
1,35
1,38
1,41
1,44
1,47
1,50
1,53
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LAMBDA 5024
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RANGO PROPUESTO
TRAMPAS RALIZADAS POR MECÁNICOS EN LOS VEHÍCULOS
× Muchos vehículos son alterados en sus condiciones operativas para “engañar” a la prueba de verificación.
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1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
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LAM B D A 5024
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s en
%
C o C o2 O 2
RANG O PRO PUESTO
TRAMPAS RALIZADAS POR MECÁNICOS EN LOS VEHÍCULOS
A mayor valor de oxígeno y menor de CO2 mayor manipulación tiene el motor (revisar el escape).
Se evalúa el lambda de los vehículos y se rechazan a los que superen los siguientes límites:
a).- 1.1 en caso de ser unidades carburadas.
b).- 1.05 en caso de ser unidades con sistema de control electrónico de la mezcla aire-combustible.
DESCALIBRACIÓN DE EQUIPO ANALIZADOR DE GASES
Los equipos de verificación pueden dejar de operar correctamente ya sea por descalibración casual o inducida.
El análisis de los gases permite conocer el estado de los equipos de verificación.
Este problema se detecta con inspecciones a centros, pero cuando la misma ocurra, ya pudieron haber aprobado cientos o miles de unidades en mal estado.
EQUIPO ANALIZADOR DE GASES EN BUEN ESTADO
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 64 127
190
253
316
379
442
505
568
631
694
757
820
883
946
1009
1072
1135
1198
1261
1324
1387
1450
1513
1576
1639
1702
1765
1828
1891
1954
2017
2080
2143
2206
2269
2332
2395
2458
2521
2584
2647
∑C
O+C
O2+
O2
Número de verificaciones
14.3
16.3
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 33 65 97 129
161
193
225
257
289
321
353
385
417
449
481
513
545
577
609
641
673
705
737
769
801
833
865
897
929
961
993
1025
1057
1089
1121
1153
1185
1217
1249
1281
1313
1345
EQUIPO ANALIZADOR DE GASES EN MAL ESTADO
∑C
O+C
O2+
O2
Número de verificaciones
12.8
15.4
0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
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14,9 15 15
15,1
15,1
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15,3
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15,6
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15,7
15,8
15,9
15,9 16
16,1
16,1
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16,6
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17,4
17,7
18,1
M o d e lo s 1 9 9 3 y p o s te r io re s
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EMISIONES UTILIZANDO EQUIPO DE MEDICIÓN A DISTANCIA
Se recomienda evaluar la sumatoria de CO + CO2 + O2 para cada vehículo.
Si esta es menor a 14 o mayor a 17 entonces la línea de verificación requiere reparación inmediata (válido para unidades a gasolina).
En el DF aplica una norma que obliga a los centros a no entregar resultados cuando esto ocurre y a reparar de inmediato su línea si ocurre dos veces en un mismo día.
TEORÍA SOBRE EL BIÓXIDO DE CARBONO
El valor de CO2 es un indicador de la condición de operación del vehículo.
× En las pruebas es común encontrar valores ilógicos de este gas.
a).- Valores altos de CO2 y niveles altos de O2 y/o CO.
b).- Valores bajos de CO2 con valores bajos de O2 y CO.
CO2 MÁX. = --------------------------------------------------------Moles de CO2 de una combustión perfecta
Moles de gases de escape en base seca de una combustión perfecta
C7 H13 + 10.25 (O2 + 3.76 N2) ===>7CO2 + 6.5 H2O + 38.54 N2
(7/(7 + 38.54))*100 = 15.37% de CO2
C7 H13 = Gasolina Magna análisis PIANO.
RETENER GAS EN EL ANALIZADOR DE GASES
× Es posible aprobar a un vehículo en mal estado, reteniendo los gases de un vehículo en buen estado en el sistema analizador de gases. Esto se hace:
a).- Apagando bombas.
b).- Bloqueando mangueras.
Se puede reconocer esta trampa al:
a).- Obtener emisiones similares en verificaciones consecutivas “es más notorio para autos de carburador”.
b).- Graficando las emisiones segundo a segundo de cada prueba.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2 10 18 26 34 42 50 58 70 76 86 94 102 110 118 126 134
Tiempo (segundos)
%
0
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200
250
300
350
ppm
CO CO2 O2 HC NOX
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
2 10 18 26 34 42 50 58 70 76 86 94 102 110 118 126 134
Tiempo (segundos)
%
0
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200
250
300
350
ppm
CO CO2 O2 HC NOX
GRAFICO DE RETENCIÓN DE GASES
INYECCIÓN DE GASES PARA SUSTITUIR GASES
× Se puede inyectar un gas al sistema a través de :
a).- Contenedor.
b).- Motor.
c).- Compresor.
Se puede reconocer esta trampa al:
a).- Obtener emisiones similares en verificaciones consecutivas.
b).- Graficando las emisiones segundo a segundo de cada prueba.
c).- Buscando emisiones muy bajas en autos viejos.
0
5
10
15
20
25
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129
Tiempo (segundos)
%
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450
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ppm
CO CO2 HC NOX
0
5
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15
20
25
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129
Tiempo (segundos)
%
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
ppm
CO CO2 HC NOX
GRAFICO DE INYECCIÓN DE OXÍGENO
EVALUACIÓN DE SOFTWARE
× Cuando la inspección de la autoridad es “relajada” entonces las trampas más comunes en los centros son:
a).- Utilizar carro madrina.
b).- Maquilar certificados.
c).- Uso de motor.
× Cuando se mejoran los procesos de inspección, entonces surgen las trampas por sistema que son las más difíciles de detectar.
Estas trampas se identifican:
a).- Cotejando las bases de datos diarias con aquella que se generódurante el proceso de revisión de la autoridad, para identificar diferencias.
b).- Identificando comportamientos extraños en bases de datos como “cotas máximas, emisiones imposibles, repeticiones de tendencias, etc.”.
c).- Obteniendo el código fuente de los equipos.
GRÁFICO DE SOFTWARE ALTERNO DE VERIFICACIÓN
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129
Tiempo (segundos)
CO
%
13.8
13.9
14
14.1
14.2
14.3
14.4
CO
2 %
CO CO2
0
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1.2
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129
Tiempo (segundos)
CO
%
13.8
13.9
14
14.1
14.2
14.3
14.4
CO
2 %
CO CO2
¿CÓMO FUNCIONA EL CONVERTIDOR CATALÍTICO?
• El Rodio propicia la reducción de los NOX, desprendiéndose O2 y generando N2.
Agentes catalizadores:
• El Platino o el Paladio oxidan los HC y el CO en vapor de agua y CO2, respectivamente.
¿CÓMO SE DAÑA EL CONVERTIDOR CATALÍTICO?
El convertidor requiere cuidados para su correcta operación, su daño propicia mayores contaminantes y puede provocar pérdida de potencia al motor. Las causas comunes por las que se daña son:
Uso de Gasolina con Uso de Gasolina con PbPb
Altos HC en el escapeAltos HC en el escape
Golpes al convertidorGolpes al convertidor
SensorSensor de Ode O22 dadaññadoado
Fugas de Aceite.Fugas de Aceite.
TAPONAMIENTO DEL SUSTRATO CATALÍTICO
POROS DE CATALIZADOR Y REACCIÓN
POROS DE CATALIZADOR CONTAMINADO
TAPONAMIENTO
EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL CONVERTIDOR CATALÍTICO
•• Prueba de golpeoPrueba de golpeo
•• Prueba de acidezPrueba de acidez
•• Prueba del manPrueba del manóómetrometro
•• Prueba del vacuPrueba del vacuóómetrometro
•• Prueba de temperaturaPrueba de temperatura
•• Prueba de emisiones Prueba de emisiones vehicularesvehiculares
DETECCIÓN DE CONVERTIDORES CATALÍTICOS EN EL PIREC
AlgoritmoAlgoritmoPrueba de emisionesPrueba de emisiones
• CO > 0.3%,
• O2 > 0.4% y
• CO2 < 14%.
PirPiróómetrometroPrueba de temperaturaPrueba de temperatura
x ºC entrada > ºC salida
ºC salida > ºC entrada
ºCentrada
ºCsalida
(de 25ºC a 90ºC)
BENEFICIO AMBIENTAL POR MOTIVO DEL PIREC
Con el registro de 290 mil convertidores catalíticos reemplazados (2001 al 2007), se calcula que 135 mil toneladas de emisiones se han dejado de producir, en promedio..
HCHC COCO NOxNOx
CO2CO2
O2O2
Vehículo con convertidor catalítico operando adecuadamente
ppm ppm% Vol. % Vol. % Vol.
HCHC COCO NOxNOx
CO2CO2
O2O
2
140.4 1.058921.14 12.97
26.7 0.463080.16 14.39
Vehículo con convertidor catalítico operando inadecuadamente
ppm ppm% Vol. % Vol. % Vol.
(2.64 g/km) (20.8 g/km) (3.41 g/km)
(0.19 g/km) (1.74 g/km) (0.32 g/km)
Factores de emisión
Factores de emisión
CERTIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS PARA EL PIREC
Componentes:
Carga mínima de metales
preciosos por convertidor.
Eficiencia de conversión
mínima.
Prueba de durabilidad de
80 mil km.
Tratamiento ambiental de
los convertidores usados.
¿Porqué?:
Homogeneidad en los productos.
Garantía de funcionamiento.
Opción a diferentes tecnologías
existentes.
Menor costo al usuario.
Sólo cuando exista un rechazo
por convertidor.
ACREDITACIÓN DE TALLERESPARA EL PIREC
Componentes:
Actividad de mecánica
automotriz.
Uso de suelo autorizado.
Área mínima de trabajo.
Equipo principal:
Laboratorio de afinación.
Probador y lavador de
inyectores.
Scanner
Analizador de 4 gases (λ)
¿Porqué?:
Talleres legalmente establecidos.
Garantía en los servicios.
Capacidad de realizar diagnósticos
y reparación de motores.
Orientación a los usuarios sobre
fallas que afectan al convertidor.
Instalación adecuada de los
convertidores catalíticos.
76.5
BENEFICIO AMBIENTAL DE UN PROGRAMA CON PRUEBA DINÁMICA
1980 y anteriores
1991 a 2001
1981 a 1990
HCHC COCO NOxNOxAprob. Aprob.Aprob.Rech. Rech.Rech.
0.70 532.4288.3 1.81 613.5
55.9 0.47 521.4247.4 1.83 999.5
34.5 0.20 504.2102.5 0.94 740.3
377Diferencia (%)Diferencia (%)
Diferencia (%)Diferencia (%)
Diferencia (%)Diferencia (%)
115257
442 192390
297 147461
Fuente: Programa de Verificación Vehicular, segundo semestre del 2001. DGGAA-GDF.
ESTADO AMBIENTAL DE LA FLOTA VEHICULAR DEL DF
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0-1 1-2 2-3 3-4 4 -5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13% de C O
% d
e flo
ta
% de flo ta % de C O to ta l
E n norm aE n norm a Fuera de norm aFuera de norm a
7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0-1 1-2 2-3 3-4 4 -5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13% de C O
% d
e flo
ta
% de flo ta % de C O to ta l
E n norm aE n norm a Fuera de norm aFuera de norm a
7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15
% de CO
%
% de flota % de CO total
En norm aEn norm a Fuera de norm aFuera de norm a
25% de la flota vehicular em ite el 60% de la contam inación25% de la flota vehicular em ite el 60% de la contam inación
ESTADO AMBIENTAL DE LA FLOTA DE CIUDAD FRONTERIZA
COMPARATIVO DE EMISIONES EN CIUDADES MEXICANAS
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
ParticularesCiudad de México
Placas de EE.UU. Placas Estatales Vehículos usadosnorteamericanos
Placa Fronteriza
NO
x (p
pm)
+101%
+30%
+93%+92%
Fuente: Centro Mario Molina.
BENEFICIO AMBIENTAL DEL PROGRAMA
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
CO
, NO
x (p
pm)
0
100
200
300
400
500
600
700
Gas
olin
a M
litro
s/m
es
CO Promedio 9h NOx promedio 9h <Gasolina>
VERIFICACIÓN EN VIALIDAD
Se tienen 20 patrullas equipadas con opacímetros que detienen a unidades a diesel con altos niveles de humo. Se les hace una prueba y, en su caso, se sanciona al conductor.
En el caso de unidades a gasolina se sanciona a unidades con humo visible negro o azul.
Este programa permite controlar las emisiones de unidades matriculadas en otros Estados.
Gracias por su atención
[email protected]://www.sma.df.gob.mx
Sergio Zirath Hernández Villaseñor
Dir. de Programas en Transporte Sustentable y Fuentes Móviles