Application of chebyshev`s theorem for estimating Co2 emissions due to overloading of heavy duty diesel trucks

• Autores: María del Consuelo Patricia Torres Falcón, Alejandro Lozano Guzmán, Mercedes Rafael Morales, José Antonio Romero Navarrete, Maximiano Ruiz Torres, Israel Aguilera Navarrete
• Localización: Interciencia: Revista de ciencia y tecnología de América, ISSN 0378-1844, Vol. 39, Nº. 4, 2014, págs. 228-233
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    El número de camiones cargados que sobrepasan los límites autorizados en México es alto. La sobrecarga propicia emisiones de CO2 adicionales, aumentando significativamente la cantidad de contaminantes emitidos a la atmósfera. Medir estas emisiones se complica debido a que resulta obligado conocer en todo momento las condiciones de operación de los camiones, tales como velocidad, aceleración, carga, rugosidad de la carretera y pendiente.

    Registrar estos datos para todos los vehículos en todo momento es poco práctico. En este trabajo se presenta una metodología para estimar las emisiones de los camiones que circulan sobrecargados y/o a exceso de velocidad, basada en la aplicación del teorema de Chebyshev. El uso de modelos teóricos, permite estimar dentro de un cierto nivel de significancia estadística el consumo de combustible y las emisiones de CO2. Utilizando la metodología propuesta se valida un modelo de camión con datos experimentales mínimos necesarios. Una vez que este modelo es validado, es posible simular varias condiciones de operación, incluyendo la sobrecarga del camión y la velocidad. Para esto, se utilizan modelos simplificados del consumo de diesel en los vehículos pesados. De los resultados obtenidos, se concluye que con el método propuesto, basado en el teorema de Chebyshev, se pudo estimar que, dentro de un límite de confiabilidad del 90%, debido a sobrecarga y velocidad excesiva, los vehículos pesados en México, emiten alrededor de 60% más contaminantes, de lo que emitirían si circularan dentro de los límites establecidos en los reglamentos.

  • English

    The number of heavy duty diesel trucks (HDDT) loaded beyond the authorized limits is high. This overload causes additional CO2 emissions that significantly increase the amount of pollutants emitted into the atmosphere. Measuring these emissions is complicated because it is required to know the truck’s operating conditions at all times. That is, it would be necessary to know truck’s speed, acceleration, load, and road roughness and slope. Certainly, recording these data for all vehicles at all times is impractical. In this work, a methodology for estimating these emissions from circulating overloaded and/or speeding trucks, based on the application of Chebyshev’s theorem, is presented. With it, only few experimental data are needed to validate a truck’s model. Once the truck model is validated, it is possible to simulate several operating conditions; including overloading and speeding. Also, using theoretical models, fuel consumption and CO2 emissions are estimated within a certain statistical confidence level. In order to illustrate the proposed methodology, the problem of overloaded and speeding HDDT in México is analyzed. Simplified models for calculating tractive force, fuel efficiency and CO2 emissions are used. It is estimated, within a 90% confidence level, that due to overloading and speeding, in México 60% more CO2 is emitted compared to that produced if trucks were to operate within authorized loading and speed conditions.

  • português

    O número de caminhões carregados que sobrepesam os limites autorizados no México é alto. A sobrecarga propicia emissões de CO2 adicionais, aumentando significativamente a quantidade de contaminantes emitidos à atmosfera. Medir estas emissões se complica devido a que resulta obrigado conhecer as condições de operação dos caminhões em todo momento, como a velocidade, a aceleração, a carga, a rugosidade da estrada e a pendente.

    Registrar estes dados para todos os veículos em todo momento é pouco prático. Neste trabalho se apresenta uma metodologia para estimar as emissões dos caminhões que circulam sobrecarregados, baseada na aplicação do Teorema Chebyshev. O uso de modelos teóricos, permite estimar dentro de um certo nível de significância estatística o consumo de combustível e as emissões de CO2. Utilizando a metodologia proposta se valida um modelo de caminhão com dados experimentais mínimos necessários.

    Uma vez que este modelo seja valido, é possível simular varias condições de operação, incluindo a sobrecarga do caminhão e a velocidade. Para isto, se utilizam modelos simplificados do consumo de diesel nos veículos pesados. Dos resultados obtidos, se conclui que com o método proposto, baseado no teorema de Chebyshev, se pode estimar que por sobrecarga e velocidade excessiva, os veículos pesados no México, emitem ao redor de 60% mais contaminantes, do que emitiriam se circulassem dentro dos limites estabelecidos nos regulamentos.