-(J.)(J.)

~ SOLUCIONES TECNOLÓGICAS EN LOS MOTORESCf) QUE PERMITEN CUMPLIR LOS NIVELES MÁs

ESTRICTOS DE LAS NORMAS ANTICONTAMINACIÓN

La entrada en vigor del nivel 1118 para lasemisiones en los gases de escape de losmotores agrícolas, y la proximidad delnivel IV (año 2014), está obligando a losfabricantes de tractores a buscar solucionesque se adapten a las características de losmismos, a partir de lo que ya se utiliza enel motor industrial y para el transporte porcarretera. Unos han resuelto el problemarecurriendo a la regeneración catalíticaselectiva (SCR) mediante la inyección deurea, otros han preferido la utilización deuna combinación de catalizadores diésel(DOC) y filtros de partículas (DPF).

34ABRIL 2012

LUIS MÁRQUEZ

Los fabricantes de motoresofrecen diferentes solu­ciones, con sus ventajase inconvenientes, que

tienen la capacidad de reducirlas emisiones hasta los nivelesestablecidos por la reglamen­tación. La elección de aquellasque mejor se adaptan a las par­ticularidades de los tractoresagrícolas se hace teniendo encuenta su potencial para redu­cir el consumo de combustible,al conseguir la mayor eficienciade los motores, pero tambiénsu sencillez constructiva y el vo­lumen necesario para que sea

factible su incorporación en untractor agrícola, especialmenteen los de tipo compacto.

A partir de la documenta­ción técnica aportada por losdiferentes fabricantes de mo­tores para usos agrícolas, yes­pecialmente la que suministraun fabricante como Deutz, cuyaoferta comercial incluye las di­ferentes alternativas posibles,seguidamente se analiza el es­tado de la técnica para reducirlas emisiones de los gases deescape de los motores, tantoen lo que afecta a los compo­nentes integrados en el motor,como los que actúan directa­mente sobre los gases de es­cape.

IGases emitidos por elescape de los motores

La transformación de laenergía química del combus­tible en energía mecánica quese produce en los motores decombustión interna tiene comoconsecuencia la emisión de CO

2

a la atmósfera, cuantificable enaproximadamente 2.3 kg de CO2

por litro de gasolina y 2.6 kg porlitro de gasóleo. La reduccióndel consumo de combustiblepermite reducir las emisionesde COz' Los motores más efi­cientes, de menor consumode combustible, interesan a losfabricantes de los tractores ytambién a los usuarios.

agrotécnica

La producción de NOx aumenta cuando

la combustión se realiza a altas

temperaturas y con exceso de aire,

especialmente en los motores diésel

Con la combustión del gasó­leo se produce CO2' no tóxico,un gas presente en la atmósferay que necesitan las plantas parasu función clorofílica, aunque elaumento de su porcentaje en laatmósfera puede incrementarla temperatura global, ya que setrata de un gas que actúa con'efecto invernadero'.

Pero los motores de com­bustión interna no solo emitenCO 2' sino que producen otroscompuestos químicos comoNOx, HC y ca, así como par­tículas (humos). especialmenteen los motores diésel. El tipo decombustible utilizado afecta alnivel de emisiones.

La producción de NOx au­menta cuando la combustiónse realiza a altas temperaturas ycon exceso de aire (mezcla rica).especialmente en los motoresde encendido por compresión(diésel) Se estima que el 50%de las emisiones a la atmósferade NOx son producidas por losvehículos de motor; de aquí laimportancia que han tomado laslimitaciones establecidas, tantoen la UE, como en USA y Japón,ya que su 'efecto invernadero'

es 300 veces mayor que el queprovoca el CO

2.

Con independencia del efec­to que pueden tener los gasesde escape de los motores so­bre la atmósfera, hay que tomaren consideración su influenciasobre la salud de las personas.Así, el monóxido de carbono(Ca) es inodoro e incoloro, perocausa adormecimiento, asfixia

y muerte eventual; los hidro­carburos sin quemar (HC) sonirritantes para los ojos y las fo­sas nasales; los NOx irritan lospulmones y producen náuseasy las partículas de carbono pe­queñas (PM) son causantes deproblemas respiratorios (cáncerde pulmón).

ILímites establecidospara las emisiones

El control de las emisionesen el escape de los motorespara los tractores agrícolas (ymáquinas autopropulsadas).necesario para la homologa­ción de tipo CE, se ha venidorealizando de acuerdo con laDirectiva 77/537/CEE, que sólo

consideraba la opacidad de losgases de escape (presencia dehumo) en los motores diésel delos tractores. La opacidad de losgases de escape está relaciona­da directamente con el consu­mo de combustible, por lo queel control de estas emisionesayuda a mantener un bajo nivel

!Iel)Q.caQ.

-

TABLA 1.- LíMITES MÁXIMOS ADMITIDOS EN EL NIVEL DE EMISIONES CONTAMINANTES(FASES lilA-IV)

Fose . -(P) Monóxidode Hidrocarburos yÓxidos de nitrógeno Parlkulos (PT)lilA llWL carbono (CO)- (HC) +(MOl) -[g/kWh] [g/kWh]

[lJIkWh]H 130 ~ P:d60 3.5 4.0 0.2I 75 ~ P< 130 5.0 4.0 0.3J 37 ~ Pd5 5.0 4.7 0.4

Fose Potenda neta (P) Monóxido de corbono Hidrocarburos (HC) Óxidos de nitrógeno Particulas (PT)1118 [lWJ (CO) -{g/kWh] [g/kWh] (MOx) [g/kWh] [g/kWh]L 130 ~ P< 560 3.5 0.19 2.0 0.025M 75s P:s 130 5.0 0.19 3.3 0.025N 56s Pd5 5.0 0.19 3.3 0.025

Fose IV Potencia neII (P) Mon6xido de carbono Hidromrburos (HC) ÓXiIosdenilrógeno ParticuIas (PT)EkWJ ((~) - [g/kWh] [g/kWh] (MOl) [g/kWh] [a/kWh]

Q 130 ~ P< 560 3.5 0.19 0.4 0.025R 56 ~ P~ 130 5.0 0.19 0.4 0.025

agrotécnica ABRIL 2012

3!

FIGURA 1.- LIMITES DE EMISIONES DE NOX y PM EN ELPERIODO 1999-2014 (DEUTZ)

con lo que aparece una molécu­la de anhídrido carbónico, otrade monóxido de carbono (CO)y 4 de agua (H

20), pero, ade­

más, la parte del combustiblesin quemar, las partículas pro­cedente de la combustión y losóxidos de nitrógeno (NOx). es­tos últimos como consecuenciade la reacción del nitrógeno delaire por las altas temperaturasque se alcanzan en la combus­tión. Dado que la temperaturaes más elevada a medida queaumenta le eficiencia de los mo-

-­21114UST 04

EU IV56-130kW

21112usr,,"r

EUSbgenl B58(37)·IJOkW

-usr.3EU Sbgelll A15- IJOkW

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EU ......75- IJOkW

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EU5tagel15-130kW

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... -

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-

FIGURA 2.- MOTOR CON TURBO DE GEOMETRíA VARIABLE YRECIRCULACIÓN DE LOS GASES DE ESCAPE

36

de consumo, lo que favorece alusuario, además del efecto de lamedida sobre el ambiente.

Posteriormente, con la di­rectiva 97/68/CE se establecesmedidas específicas contra laemisión de gases y de partícu­las contaminantes en los moto­res que se instalen en máquinasmóviles no de carretera, conunos niveles de emisiones quese indican en la Tabla 1 (solo seincluyen motores diésel entre37 y 560 kW).

Esto significa que para cum­plir la normativa que entrará envigor en 2014 se tendrán quereducir las emisiones de NOxen los gases de escape del95.7% y de partículas (PM) del96.7% con respecto a los nive­les admitidos en 1999. Mientrasque los límites impuestos en elnivel lilA de emisiones podíancumplirse con modificacionestecnológicas que afectan solo alos motores, para las siguientesfases hay que recurrir además atecnologías para el tratamientoposterior de los gases de esca­pe.

ILa combustión enmotores diésel y lasemisiones de NOx

Tomando como referenciala combustión de un hidrocarbu­ro tan simple como el metano(CH 4 ), cuya molécula necesitados moléculas de oxígeno (02).

si la combustión es perfecta,se produciría una molécula deanhídrido carbónico (C02) y dosmoléculas de agua (H 20). Entérminos de masa, para que­mar 16 kg de metano se nece­sitarían 64 kg de oxígeno, quese encuentran en 276.8 kg deaire. En principio, el nitrógeno,que forma parte en un elevadoporcentaje del aire que entra enel motor, debería quedar inalte­rado.

Sin embargo, dada la rapi­dez en la que se realiza la mez­cla y el proceso de combustión,la reacción no es tan perfecta.Así, en el caso del metano senecesitan 3.5 moléculas de oxí­geno por cada dos de metano,

tores, los óxidos de nitrógenosiempre tendrían que ir unidosa aquellos que ofrecen las mejo­res prestaciones (bajo consumoespecífico).

Si se utilizan hidrocarburosde cadena larga y en mezcla, co­mo sucede en el gasóleo (conbase cetano -C'2H261. la situa­ción se complica, y resulta másdifícil realizar una combustióncompleta para reducir las emi­siones contaminantes de losgases de escape.

Además, hay que tener encuenta que:• La temperatura de vaporiza­

ción del gasóleo es más ele­vada que la de la gasolina.

• El encendido por compresión

ABRIL 2012 agrotécnica

37

-

Ttm130f _

rado (exceso de aire mínimodel 10 al 20%).

Como alternativa para sus­tituir el aire en exceso, que senecesita en los motores diésel,se puede recurrir a la retroali­mentación parcial de los gasesde escape:• Si el aire aspirado se mezcla

con gases de escape, se re­duce la entrada de oxígenode la sobrealimentación y seeleva su calor específico, loque reduce la temperaturade combustión (menor for­mación de NOx) y la cantidadde gases de escape expulsa­dos.

• Si se recupera una cantidadexcesiva de gases de esca­pe se aumenta la emisiónde partículas y CO por la in­suficiencia de aire (oxígeno),por lo que hay que estableceruna limitación de la cantidadde gases recuperados.

Por otra parte, la tempera­tura del aire aspirado afecta a laemisión de gases, de maneraque:• Si aumenta, se eleva la tem­

peratura de combustión y laemisión de NOx.

• El enfriamiento del aire com­primido en los motores tur­boalimentados es efectivopara reducir las emisiones deNOx.

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inbustible

namente

pulverizado

favorece la

mezcla de aire y

combustible

FIGURA 3.- DIFERENCIAS EN EL SISTEMA DE INYECCiÓN COMMONRAIL CON RESPECTO ALA INYECCiÓN CONVENCIONAL

ción se mide directamente enla válvula de inyección (sensoren la aguja del inyector).

• El combustible que llega ala cámara de combustión,después de que finaliza lacombustión, puede pasar altubo de escape sin quemar­se, aumentando la emisiónde HC, por lo que se necesitaque las válvulas de inyecciónacumulen, entre el asiento deestanqueidad y el extremo delorificio de inyección, el menorvolumen de combustible posi­ble.

• El combustible finamente pul­verizado favorece la mezclade aire y combustible (muyalta presión y forma de losorificios), lo que contribuyea reducir la emisión de HC ypartículas (PM).

• Se necesita limitar la cantidadde combustible en relacióncon la cantidad de aire aspi-

Sobre la inyección del com­bustible, ya que:• La pulverización del combus­

tible influye en la emisión desustancias contaminantes;una inyección retardada dismi­nuye la emisión de óxidos denitrógeno y el mayor retardoaumenta la emisión de HC yel consumo de combustible.

• La variación de lOen el ángu­lo del cigüeñal sobre el valornominal de comienzo de la in­yección puede elevar las emi­siones de NOx y HC entre el5yeI15%.

• La elevada sensibilidad obligaa una regulación muy preci­sa de los ciclos de inyección(preferentemente regulaciónelectrónica y marca en el ci­güeñal); se consigue gran pre­cisión si el inicio de la inyec-

Para conseguir una purifica­ción de los gases de escape sepuede actuar:

Sobre la forma de la cáma­ra de combustión, de maneraque:• Los motores con precámara

expulsan menos NOx que losmotores de inyección directa,aunque estos consumen me­nos combustible.

• El movimiento del aire en con­tra de la inyección del com­bustible favorece la mezcla yuna combustión completa. Lainflamación precisa alta tem­peratura.

exige una mezcla muy rápidade aire y gasóleo, y ésta espoco homogénea.

• Si el exceso de aire no es su­ficiente, aumentan las emisio­nes de hollín, monóxido decarbono (CO) e hidrocarburos(HC).

• La combustión se inicia conun ligero retardo respecto ala inyección y afecta al rendi­miento del motor.

• La temperatura de combus­tión influye en la formación deóxidos de nitrógeno (NOX).

agrOtécnica ABRIL 2012

CI)

Q.caQ.

FIGURA 5.- ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTO DE LOSGASES DE ESCAPE (DEUTZ)

escape, filtrados y refrigerados,mediante una válvula de con­trol electrónico (EGR externo- Exhaust Gas Recirculation). Elretorno de los gases de escapea la cámara de combustión ha­bitualmente se encuentra en elintervalo de 5-15%.

En motores de muy altapotencia también se utilizansistemas de bomba inyectoraindependiente para cada cilin­dro, con presiones de inyecciónde superiores a los 2 000 bar,junto con sobrealimentacióncon doble turbo en serie.

Gestión dela temperatura

en escapeSI,teme

El sistema common rail per­mite que la inyección y la pre­sión a la que se produce seanindependientes entre si y en ca­da punto de funcionamiento delmotor. La inyección se realizaal menos en dos etapas: la pri­mera tiene lugar con un anticipohasta de 900 del punto muertosuperior, yen ella se suministrauna pequeña cantidad de com­bustible para el acondiciona­miento previo de la cámara decombustión, con lo que aumen­ta ligeramente la compresión ymejora el rendimiento. Así, se

Procedimiento

.....ne....

Nivel deemisiones

En consecuencia, para re­ducir las emisiones de los ga­ses que salen de los cilindros serecurre al sistema de inyecciónpor 'common rail' con muy altaspresiones de inyección e inyec­tores electrónicos, cámaras decombustión que facilitan la mez­cla del aire con el combustibleinyectado, turbo alimentacióndoble en serie y con geometríavariable en motores con cua­tro válvulas por cilindro, y uni­dad de control electrónico dealta potencia de procesado dela información para ajustar losparámetros de funcionamientodel motor a las condiciones detrabajo.

Además, se puede rempla­zar parte del aire en exceso enlos motores diésel, cuyo oxíge­no no se utiliza en la combus­tión, por gases de escape, con­seguidos dando entrada por lasválvulas de admisión de partede los gases que salen por lasde escape (cruce de válvulas).lo que se conoce como 'EGR'interno, o bien dosificando deforma más precisa los gasesprocedentes del colector de

ITecnoloQíasincorporadas a losmo~o~es para reducir lasemisiones

-

FIGURA 4.- ELEMENTOS QUE PERMITEN REDUCIR LASEMISIONES DE ESCAPE EN LOS MOTORES

•

38

cornmon rail• muy alta presión• baja emisión de partículas• mejora de la combustión

cámara de combustión• geometrfa de pistones• reducción de PM y NO.en ongen

•

central de control• mayor velocidad proceso• mayor capacidad de memoria• inclu~ gestión de gases

produce un retraso de la com­bustión en la fase principal ylos valores punta de la presión;disminuye el ruido, el consumode combustible y las emisionesde gases.

En la fase principal de la in­yección se aporta la mayor partedel combustible, manteniendoinalterada la presión de inyec­ción. Normalmente, a la inyec­ción principal sigue una inyec­ción complementaria durante lafase de expansión y que puedellegar hasta la fase de escape(hasta 2000 después del PMS).Así se introduce combustibleque se evapora y actúa comoreductor para que con un cata-

ABRIL 2012 agrotécnica

IQ)

Q.caQ.

39

-

formado por un tamiz muy finode material refractario que re­tiene las partículas con mayoresdimensiones que las de la malladel filtro.

Como sucede en todos losfiltros, se colmata progresiva­mente, disminuyendo la super­ficie de filtración y oponiendomayor resistencia al paso delos gases de escape hacia la at­mósfera. Esto da lugar a menorrendimiento del motor a medi­da que el filtro se colmata, loque obligaría a sustituir el filtro.Como esto no es posible porcriterios económicos, se debeproceder periódicamente a suregeneración.

La regeneración activa seproduce cuando la diferenciade presión entre la entrada y lasalida del filtro, detectada porsensores situados en ambos ex­tremos, supera un determinadonivel. Para realizarla se inyectauna cierta cantidad de gasóleoen el filtro, lo que provoca lacombustión de las partículascarbonosas que lo obstruyen,con lo que recupera su capaci­dad de filtración.

Durante la regeneración seproduce un aumento del consu­mo del motor derivada del ga­sóleo inyectado en el filtro departículas, que hace que la tem­peratura del filtro pase de 300

EID e reduce

la fracción más

fina de PM (con

dimensiones

inferiores a 2.5 11m)

y evita la formación

de ozono

Retención de partículas

Fuente: Deutz

FIGURA 7.- REGENERACiÓNCATALíTICA

• Regeneración Catalítica(DPF)

El filtro de partículas, deno­minado internacionalmente DPF(Diesel Particulate Filter), está

Está formado por una ma­triz cerámica saturada en panalde abejas, sobre la que se apli­ca una fina capa de metales no­bles (platino, paladio, rodio), queson los que realizan el procesomediante una reacción químicamuy rápida.

Desde una perspectiva am­biental, el DOC reduce la fracciónmás fina de PM (con dimensio­nes inferiores a 2.5 ¡Jm) y evitala formación de ozono. Uno delos potenciales problemas quese derivan de su utilización es laliberación de partículas ultrafinascuando recibe humos de escapeproducidos con gasóleo de altocontenido de azufre (> 15 ppm),algo que sucede frecuentemen­te con los gasóleos utilizados enla agricultura.

Se puede resumir indican­do que el DOC, conocido comotambién como 'catalizador dié­sel', hace que el monóxido decarbono (CO) con más oxígenose transforme en CO

2y que los

hidrocarburos sin quemar (HC)se queman totalmente.

NO,

CO,

H,O

FIGURA 6.- OXIDACiÓNCATAlÍTICA

Estos sistemas incorpora­dos a partir de los colectores deescape de los motores reducenlas emisiones gaseosas (NOx,HC y COl o retiene las partículas(PM), o ambas en determinadoscasos.

Catalizadores disponibles

• Oxidación Catalítica (DOC)Este catalizador oxidante,

denominado internacionalmen­te como DOC (Diese! Oxyda­tion Cata!yst) se encarga decapturar una parte de las par­tículas más finas producidasen la combustión de los mo­tores diese!. Retiene entre el20 y el 40% de las partículasno carbonosas, que constitu­yen la fracción soluble deriva­da de hidrocarburos y aceite nocompletamente quemado. Esmuy eficiente para eliminar loshidrocarburos poliaromáticos,que son muy tóxicos.

lizador disminuya el NOx. Lostiempos y las fases de inyecciónson diferentes en los distintospuntos de funcionamiento delmotor.

Fuente: Oeulz

IAlternativas para eltratamiento de los gasesde escape

agrotécnica ABRIL 2012

La ducción catalítica selectiva SeR

ermite reducir muy eficazmente el nivel

de NOx presente en los gases de escape

-Q)

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eC/)

a 600°C durante un periodo de30 a 40 minutos; el proceso serealiza, en condiciones de traba­jo normal de un tractor agrícola,cada 25 horas. Aunque los fa­bricantes no ofrecen por el mo­mento datos técnicos precisos,se estima que el incremento delconsumo de combustible paraun tractor con consumo mediode 35 L/h, sería inferior a 0.2­0.3 L/h. Cuando el motor trabajacon alto nivel de carga la tempe­ratura en el escape es elevada,lo que permite la regeneraciónpasiva del filtro sin tener queinyectarle gasóleo.

Se puede resumir indicandoque el DPF retiene las partículascarbonosas (PM), y en sus uti­lización se necesita aumentarperiódicamente la temperatura,inyectando combustible sobreel filtro, para que se quemen laspartículas (con oxigeno del aire)que lo obstruyen, con lo que elfiltro adquiere de nuevo la capa­cidad de filtrado.

• Reducción Catalítica Selec­tiva (SCR)

La reducción catalítica se­lectiva SCR (Selective CatalyticReduction) permite reducir muyeficazmente el nivel de NOxpresente en los gases de esca­pe (más del 95%), y se realizauna vez que los gases de esca­pe salen de la cámara de com­bustión.

Para ello se incorpora enel flujo de gases de escape uncompuesto, previamente nebu­lizado, denominado comercial­mente como AdBlue; es unasolución acuosa al 32.5% deurea, que a alta temperatura sedisocia despendiendo amonia­co (no se utiliza directamenteel amoniaco por su toxicidad yla necesidad de transportarlo endepósitos presurizados).

El amoniaco se combina enel catalizador con el monóxidode nitrógeno dando lugar a laformación a nitrógeno atmosfé­rico (no tóxico) y vapor de agua.

Para minimizar la cantidad deurea necesaria, en la entradadel catalizador se sitúa un sen­sor que detecta la entrada deNOx, modulando la centralitadel motor la cantidad de ureaque se inyecta. Otro sensordetecta la temperatura de losgases de escape, ya que a bajatemperatura no se produce elproceso catalítico. La soluciónde urea se solidifica a -11°C,por lo que hay que calentar eldepósito que la contiene en losperiodos fríos. El consumo desolución de urea se estima en­tre el 3 y el 8% del consumode gasóleo.

En resumen, la SCR se con­sigue pulverizando una soluciónde urea (AdBlue) sobre los ga­ses de escape para que el NOxse transforme en nitrógeno mo­lecular (N2) y vapor de agua (notóxicos). El control de la tempe­ratura es necesario para que seproduzca la reacción.

Combinación de sistemas parael control de las emisiones

Los sistemas utilizados parala reducción de las emisiones deescape en los motores puedenser simples o combinados a par­tir de diferentes alternativas detransformación de los gases.

FIGURA 8.- REDUCCiÓNCATALíTICA SELECTIVA

FIGURA 9.- RELACiÓN ENTRE EL CONSUMO ESPECíFICO YLAS EMISIONES DE NOX

motorsinSCR

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2

\\

motor con SCR2 \

\\

SCR

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Fuente: DeutzConsumo específico (glkWh)

40ABRIL 2012 agrotécnica

FIGURA 10.- REGENERACiÓN DEL FilTRO DE PARTíCULASCON QUEMADOR (DEUTZ)

41

-

regeneración térmicadel filtro de particulas

• e

reactióneltotérmica

• Gestión de la temperaturaen el escape con DOC+DPF

La regeneración del filtro departículas se puede combinarcon el control de la temperatu­ra en el escape. La cantidad departículas retenidas en el filtroaumenta si el motor trabaja conbajo nivel de carga, de formaque no se superan los 250 oCen el escape. Cuando el sensorde presión detecta cierto gradode obstrucción del filtro, induceun sistema de gestión del caloren el mismo. Los parámetrosde control para modificar latemperatura son el tiempo deinyección, la recirculación degases de escape (válvula EGR)y la presión de sobrecarga. Es-

te sistema de gestión hace quela temperatura aumente hastasuperar los 310 oC, optimizan­do la relación entre NOx y PM(>50:1).

Otra alternativa es la rege­neración activa del filtro de par­tículas utilizando un quemador,que permite la regeneración delfiltro en cualquier condición detrabajo y climáticas, con unainstalación totalmente integra­da en el DPF Para poder utilizareste sistema se necesita com­bustible con bajo contenido deazufre; se produce una elevadatemperatura en el escape du­rante la regeneración.

salida delquemador

vaponz:ación del IcombuatibJe

~ncrem. temp.)'-----

.alid. delcolector de

escape

Con iln filtro de

rtículas (DPF)

se consigue la

reducción más

eficaz de partículas

PM, superando el

99% de cantidad

de partículas

retenidas

¡¡..

tractores agrícolas de alta po­tencia, porque aumenta la efi­ciencia del motor (bajo consumode combustible) con un nivel deemisiones reducido, admitiendoelevada densidad de potenciaen los motores. Ha sido unatecnología muy probada en eltransporte industrial (camión),que no requiere más manteni­miento que el llenado periódicodel depósito de urea. Son ele­mentos necesarios para su ins­talación el sistema de bombeode la solución de urea, la unidadde dosificación y el sistema decalentamiento del depósito quecontiene la urea.

• Sistemas simplesUtilizando solamente un

catalizador oxidante (DOC) sepueden reducir la emisión demonóxido de carbono (CO) yde hidrocarburos sin quemar(HC). Además, es un sistemaabierto que no produce nin­gún impedimento a la salidade los gases de escape. Li­mita la densidad de potenciade los motores «25 kW/L).Ofrece buenas posibilidadespara incorporarse en motoresde baja potencia que cumplanel nivel 4 de emisiones, comoconsecuencia de ser un trata­miento totalmente pasivo, sinmantenimiento y más fácil deinstalar que un filtro de partí­culas (DPF) y que no necesitaningún cambio en sistema decontrol del motor.

Con un filtro de partículas(DPF) se consigue la reducciónmás eficaz de partículas PM, su­perando el 99% de cantidad departículas retenidas, así comola mayor reducción del númerode partículas. Necesita regene­ración y la utilización de aceitesy combustibles con bajos conte­nidos de fósforo y azufre «10­15 ppm de azufre). Se recurrea este sistema por ser el máseficaz para reducir el contenidode partículas, siendo una solu­ción aplicable en cualquier con­dición, que no necesita contarcon un segundo fluido (soluciónde urea) y se puede instalar enespacios reducidos.

Con el sistema de reduc­ción catalítica selectiva SCR seconsigue la mayor eficiencia enla eliminación del NOx (más del95%), siendo un sistema abier­to que no reduce el paso de losgases de escape, y tolerantea la presencia de azufre en elcombustible. Como inconve­niente hay que indicar la nece­sidad de contar con un depósitoauxiliar para la solución de ureay el módulo de dosificación. Esun procedimiento de control deemisiones muy utilizado en los

agrotécnica ABRIL 2012

Q)

Q.caQ.

42ABRIL 2012

• Sistemas combinadosCon la combinación en el

escape de los motores del ca­talizador oxidante seguido delsistema de reducción catalíticaselectiva (DOC+SCR) se consi­gue la más alta eficiencia en laeliminación del NOx (>90%) yel flujo de los gases de escapeno tiene interrupciones, ni senecesita limpiar la ceniza en losfiltros, aunque tiene algunas li­mitaciones relacionadas con elnúmero de partículas retenidasque imponen algunas legisla­ciones (Suiza). La potencia es-

pecífica de estos motores nopueden superar los 25 kW/Lde cilindrada. Hay que procurarque el motor emita un bajo ni­vel de partículas, y requiere uncontrol de la temperatura en elescape para que se vaporice laurea inyectada y se produzca elproceso catalítico que reducelos NOx. El sistema combinasimplicidad y flujo directo de losgases de escape, necesitandocomo único mantenimiento adi­cional el abastecimiento periódi­co del depósito de urea.

La otra alternativa es lacombinación del catalizadordiesel y filtro de partículas con

un sistema de reducción catalí­tica selectiva (DPF+SCR), queofrece la mayor reducción departículas (>99%) y de NOx(>90%). incluso en motores conelevada densidad de potencia.El sistema requiere la gestiónde la temperatura en el escapey la regeneración del filtro con laeliminación de las cenizas (par­tículas). El sistema ofrece unagran eficacia, con emisión degases de escape prácticamentelimpios, asegurando la máximaeficiencia en el aprovechamien­to del combustible.

IAlgunas conclusiones

La entrada en vigor de losniveles más estrictos para emi­siones en los gases de escapede los motores extra-viarios haobligado a los fabricantes a in­tensificar su investigación parapoder ajustar sus productos enlos plazos establecidos.

Las inversiones realizadasen un tiempo muy corto han si­do muy elevadas, y ahora pue­den ofrecer soluciones que seadaptan a las particularidadesde los tractores agrícolas, aun­que todavía queda mucho porhacer, especialmente en lo que

se relaciona con tractores debaja potencia.

Durante un tiempo, se haproducido una diversificación dela oferta con soluciones en apa­riencia opuestas. Unas marcashan resuelto el problema recu­rriendo a la regeneración catalí­tica selectiva (SCR) mediante lainyección de urea, siendo estala solución que mejor se adaptapara minimizar las emisionesde óxidos de nitrógeno. Otros,por el contrario, han preferido lautilización de una combinaciónde catalizadores diésel (DOC) yfiltros de partículas (DPF), queresulta la mejor opción para li­mitar la masa de partículas y elnúmero de éstas, junto con larecirculación de los gases deescape en el motor.

La llegada del nivel IV pue­de obligar, al menos en los mo­tores de más potencia, a com­binar los sistemas de filtro departículas con la regeneracióncatalítica selectiva antes de laexpulsión de los gases de esca­pe a la atmósfera, pero todavíano está todo dicho en relacióncon los tractores compactos yde baja potencia, por la limita­ción en el espacio disponible yel incremento del coste que su­pone la incorporación de estossistemas.

Los avances en la tecnologíaen determinados componentesdel propio motor, especialmenteen lo que se refiera a los siste­mas de inyección y diseño delas cámaras de combustión,puede facilitar el post-tratamien­to de los gases de escape.

Por el momento, lo quequeda de manifiesto es que,por primera vez, un incrementode los costes de fabricación delos tractores agrícolas no reper­cutirá directamente en mejorasde las prestaciones de las quese benefician directamente losusuarios. Hay mejoras para el'medio ambiente', que benefi­cian a todos, pero que pagaránlos agricultores.•

agrotécnica