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5/10/2018 Tier_II - slidepdf.com

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NORMATIVA ESTADOUNIDENSE DE EMISIONES TIER II.DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS

Francisco Espinoza C. Estudiante Ingeniería Civil Mecánica, Universidad de Chile

Andrés Santis A. Estudiante Ingeniería Civil Mecánica, Universidad de Chile

Trabajo enviado para ser considerado para presentación oral.

Introducción y Objetivos

Después de la segunda guerra mundial, California y muchos otros estados de U.S.A.comenzaron a promulgar leyes para intentar regular la contaminación del aire producida poruna sociedad en crecimiento que estaba comprando vehículos, construyendo fábricas,construyendo calles y autopistas a tasas enormes.

En 1967 se estableció la Ley Federal de Calidad de Aire la cual permitió a Californiaestablecer normativas más estrictas para los nuevos vehículos que comenzaban a aparecer,debido a que a esa fecha sufría las peores condiciones ambientales del país. Comenzóentonces este año a funcionar la agencia CARB (California Air Resources Board) o Junta deRecursos del Aire de California. Hoy en día, dado que el mercado automotriz de California esuno de los mayores en el mundo, CARB ejerce enorme influencia sobre los requisitos deemisiones que los principales fabricantes de automóviles deben cumplir si desean vender enese mercado.

Luego en 1970 entra en operación la Agencia de Protección Medioambiental Estadounidense(U.S. EPA, United States Environmental Protection Agency), propuesta por el presidenteRichard Nixon.

El 5 de Junio de 1991 fue publicada como norma definitiva la Tier I la cual fue definida en laLey de Aire Limpio de 1990. Esta normativa de emisiones fue implementada gradualmenteentre 1994 y1997.

Años después, dado el crecimiento de la población y por ende del parque automotriz fuenecesario publicar el 21 de diciembre de 1999 la normativa Tier II , implementadagradualmente de 2004 a 2009.

El objetivo de este trabajo es describir en profundidad la normativa Tier II y analizar losvalores establecidos, su impacto y comparación con otras normas de emisión.

Descripción de la normativa estadounidense de emisiones Tier II

Uno de los principales requisitos que tiene un vehículo, antes de ser comercializado, es que

debe cumplir una serie de requisitos, entre los cuales se encuentran las normas de emisiones.

En este sentido, dependiendo el país de destino, existen diferentes sistemas, principalmente

europeos y americanos.

La Tier II es una norma estadounidense que busca regular las emisiones producto de la

combustión de los motores en vehículos de distinto tamaño, combustible y uso.



Nace como una ampliación de la norma Tier I y su principal característica (respecto de ésta)

es que los límites de emisiones por contaminantes no discriminan el tipo de combustible ni el

tamaño de los vehículos, vale decir, se aplica la misma norma para todos por igual, lo que

representa un salto importante en cuanto a la exigencia tecnológica que deben incorporar los

vehículos además de agregar algunas categorías nuevas en su caracterización.

La Tier I , fue publicada en 1991, y a ser aplicada progresivamente entre 1994 y 1997,

mientras que la Tier II , publicada en 1999 y aplicada progresivamente entre 2004 y 2009.

Como es una extensión, se describirá primeramente su antecesora normativa Tier I :

• Se aplica a todos los vehículos producidos desde 1994, denominados “Light-duty

vehicles” (LDV), que son aquellos cuyo Peso Bruto Vehicular (en inglés, GVWR Gross

Vehicle Weight Rate) sea menor a 8500 lb, entre los cuales están: autos de pasajeros,

camiones livianos, vehículos SUV, minivans y camionetas pick up, por nombrar

algunos.

• Los LDV se pueden a su vez, subdividir en: camiones livianos livianos (LLDT), con

GVWR menor a 6000 lb, camiones semi-livianos (HLDT) con GVWR mayor a 6000 lb.

Los límites definidos por la Tier I se pueden ver en la Fig. 1.

Figura 1. Límites de emisión establecidos por la normativa estadounidense Tier I .



La Tier I también incorpora algunas modificaciones respecto del ciclo FTP75, utilizando otro

llamado SFTP, el que básicamente agrega mediciones que incorporan condiciones de manejo

agresivo en autopistas y la ciudad, con el aire acondicionado encendido, que buscan registrar

las emisiones de NMHC1+NOx y CO.

Figura 2. Límites de emisión Tier I bajo SFTP estándar de NMHC+NOx y CO.

La Tier II introduce límites numéricos más estrictos de emisión en relación con los anteriores

requisitos de la Tier I y una serie de modificaciones adicionales que han establecido normas

más estrictas para los vehículos más grandes. Además, las mismas normas de emisión son

aplicables a todas las categorías de masa (GVWR) de los vehículos, es decir, coches,

minivans, camiones ligeros y SUVs tienen el mismo límite de emisión.

En la Tier II , la aplicación de las normas de emisión para vehículos ligeros se ha ampliado

para cubrir algunas de las categorías de vehículos pesados. La Tier I aplicada a los vehículos

de hasta 8500 lb GVWR; la Tier II se aplica a todos los vehículos que están cubiertos por la

Tier I y además a vehículos de pasajeros de peso medio (MDPV Medium-Duty Passenger

Vehicles). Los MDPV son una nueva clase de vehículos que se clasifican entre 8.500 y 10.000

lb GVWR y se utilizan para transporte personal. Esta categoría incluye principalmente SUVs

grandes y furgones de pasajeros. El cuadro mostrado en la Fig. 3 resume y define las

categorías de vehículos utilizados en las normas EPA Tier II . Los motores de vehículos

comerciales cuyo peso esté por sobre las 8500 libras GVWR, como furgonetas de carga o

camiones ligeros, son los siguientes a certificar como vehículos pesados.

1 NMHC, Hidrocarburo No-Metano.



Figura 3. Categoría de vehículos utilizados en estándares EPA Tier II

Los mismos límites de emisión son aplicables a todos los vehículos, independientemente del

combustible que utilizan, es decir, los vehículos alimentados por gasolina, diesel,

combustibles alternativos o todos deben cumplir las mismas normas. Dadas normas de

emisión para vehículos ligeros que se expresan en gramos de contaminantes por kilómetro,

los vehículos con grandes motores (por ejemplo camiones ligeros o SUVs) tienen que usar

tecnologías más avanzadas de control de emisiones que los vehículos con motores más

pequeños para poder cumplirlas.

El programa de la EPA Tier II utiliza una estrategia de tres niveles de cumplimiento. Se hace

uso de una evaluación de pre-producción para certificar los vehículos antes de la venta; se

utiliza una evaluación de producción en la línea de ensamblaje para la evaluación temprana

en la producción de los vehículos. Finalmente, la evaluación en-uso se utiliza para verificar el

debido mantenimiento de vehículos después de varios años de uso.

La norma Tier II ha traído nuevos requerimientos para la calidad de los combustibles. Se

exigen combustibles más limpios por los dispositivos avanzados de post tratamiento de

emisiones (por ejemplo, catalizadores y filtros de partículas) que se necesitan para cumplir la

normativa.

Los niveles de azufre en la gasolina. El programa requiere que la mayoría de las

refinerías e importadores deben cumplir en la gasolina niveles estándar de azufre de

120 ppm y un límite de 300 ppm a partir de 2004. Desde 2006, el promedio estándar

se ha reducido a 30 ppm, con un tope de 80 ppm de azufre. Temporalmente, se

aplicaron normas menos estrictas en refinerías más pequeñas en 2007 y también a

cierta limitada zona geográfica en el oeste EE.UU. para el período 2004-2006.

Calidad de los combustibles diesel. Combustibles diesel de nivel máximo de azufre de

15 ppm (conocido como el diesel ultra bajo en azufre, ULSD) fueron permitidos para

uso en carretera a partir de junio de 2006. La reducción de contenido de azufre en el

combustible diesel fue legislado por la EPA como parte de la regulación de emisiones

2007-2010 para motores de servicio pesados.



Análisis

Al observar las características de la Tier 2, lo primero que hay que mencionar es que tiene

como base, una exigencia tecnológica al diseño del motor, y no se basa específicamente en el

post tratamiento de los gases quemados, sino que en el propio proceso de generación de los

gases de escape (combustión).

No solo se aplica a exigencias en los motores y sistemas de post tratamiento, sino que

también ataca la naturaleza de los combustibles, ya que para poder utilizar algunas

tecnologías como filtros de partículas, por ejemplo, se requiere que haya mayores “calidades”

o refinamientos en el combustible.

En particular, los niveles de azufre en las gasolinas (en 2004) debían tener un promedio

menor a 120 ppm con máximo de 300, mientras que en 2006 ya debían disminuir a 30 y 80

respectivamente.

Para el Diesel, los niveles fueron fijados con un máximo de 15 ppm, conocido como ULSD.

(Ultra Low Sulfure Diesel).

Su aplicación va en progreso conforme pasan los años, entre 2001 y 2006, y se formuló

considerando el acuerdo conjunto de especificaciones con algunos fabricantes2. Los únicos

vehículos a los que no se aplica, es a los que tienen menos de 50 cc por cilindro, buques

marinos (que tienen propia regulación), FFCC y motores usados en mineras.

Los límites de emisiones, por gas y por año de manufactura del motor, deben cumplir

adicionalmente el entregar una opacidad menor a 20/15/50% en aceleración/carga/picks,

respectivamente.

Llama la atención que conforme va aumentando la potencia del motor, la norma va siendo

mucho más exigente, esto se debe a que es mucho más difícil regular en motores de

capacidades pequeñas que en mayores dimensiones.

Además, llama la atención que se incorpore una nueva medición, y es que si bien incorpora la

información de los límites de emisiones por contaminante (NMOG, CO, NOx, PM, HCHO), se

incorpore una clasificación que agrupa los residuos de la combustión en los llamados NMHC

(Non-Methane Hydrocarbons o Hidrocarburos No-Metano).

Los límites por gas se incorporan en el cuadro de la Fig. 4, mientras que una comparación

con la Tier I - III , en el cuadro de la Fig. 5.

2Caterpillar, Cummins, Deere, Detroit Diesel, Deutz, Isuzu, Komatsu, Kubota, Mitsubishi, Navistar, New Holland,

Wis-Con, y Yanmar.



Figura 4. Límites de gases



Figura 5. Comparación de emisiones de los diferentes niveles de normas de emisión

Una de las características importantes a destacar de la Tier II , es que se presenta endiferentes categorías, llamadas “bins”.

Se definen 11 bins, los cuales tienen diferentes exigencias en las emisiones, van desde “el

nivel 11”, hasta el “nivel 9” (temporales, vencieron en 2008), y del 8 al 1 para permanentes.

Funcionan como un ranking, por lo que conforme el número es menor, menores son las

emisiones. Se incorpora el concepto de “promedio” de NOx, y se exige que para 2009, todos

los vehículos LDV (que realizan la prueba) deben respetar el estándar de 0,07 gr/milla

(mientras que se exige que los restantes en la fábrica deben respetar uno de los otros “bins”,

estos se llaman “non interim tier 2 vehicles”).



Las mediciones se llevan a cabo usando el ciclo FTP, y se exige que se cumplan las normas

de prueba durante 5 años, o 50000 millas (lo que ocurra primero), mientras que se definen

periodos de vida para LDV y light-LDT's de 120000 millas (o 10 años), para poder ser

certificados.

Para vehículos heavy-LDT's y MDVP's, es de 11 años o 120000 millas. Adicionalmente los

fabricantes pueden optar a certificarse conforme a los límites de emisiones de la Tier 2 para

ganar “créditos de NOx” si cumplen a las 150000 millas, o para optar a estandares de vida

intermedios, en ambos casos la vida útil se define en 15 años o 150000 millas (lo que ocurra

primero). Para el resto de los vehículos se define una vida útil de 10 años.

Para utilizar los créditos de NOx, un fabricante debe utilizar los que le quedaron de otro

modelo certificado, o bien adquirirlos con otro fabricante, pero en cualquier coso estos

créditos no deben tener una antigüedad mayor que 3 años. Son diferentes los créditos

asociados a un modelo “no interim tier2” que los de un modelo nuevo, y no deben mezclarse.

Adicionalmente, un fabricante puede obtener créditos de NMOG, por usar dispositivos que

reducen el ozono, lo que le permite aumentar la cantidad de NMOG emitida.

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