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| Presente y pasado: T7070 & Fiat 640 (web New Holland) |
Sólo 20 años (de 1990 a 2010) pero una
diferencial abismal en el nivel de emisiones. Hoy, un vehículo Euro4 emite un
98 % menos de partículas de hollín, un 80% menos en monóxido de carbono (CO) y
otro 85% menos en óxidos de nitrógeno (NOx) y similar la proporción de bajada
en hidrocarburos libres (HC)
Pero no se ha
acabado. La Euro 5 implica utilizar catalizadores más eficientes y
diseños de motores aun más optimizados.
Los tractores,
igual que coches y camiones, están obligados a cumplir, casi (pues en el caso
de tractores no se llegará a la Euro 6), las mismas normas anticontaminación
aunque con plazos diferentes.
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| Catalizador |
Pero “nada es
gratis” y hablando con algunos fabricantes han estimado que un tractor
cumpliendo la Euro 4 frente a un Euro 2 se ha podido encarecer “el mismo
producto” unos 4000-5000 €
Sí con las
normativas Euro 3 y Euro 4 algunos fabricantes optaron por sistemas EGR otros
optaron por el SCR. Para la Euro 5 todos coinciden que los sistemas serán
mixtos mezclando tecnologías EGR con la SCR. En la actualidad los fabricantes,
en general, han optado por EGR para potencias pequeñas y medias (hasta 115 CV)
y por SCR para potencias medias y grandes (a partir de 120 CV)
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| Comparativa contaminante Tier I vs Tier IV |
EGR, SCR Y EGR+SCR
Me baso en entradas anteriores para recordar ambos sistemas:
Resumen del EGR: Los gases quemados, en gran medida,
se vuelven a meter en el motor. La proporción de gases quemados se recirculan y
tras pasarlos por unos filtros se enfrían con agua en un radiador o
intercooler, dos es variable en función de la contaminación instantánea
Resumen del SCR: Se adiciona urea, unos
Intentar no
adicionar urea y adicionar, por ejemplo, urea rebajada con agua, es
contraproducente pues la oxidación del sistema significa averías muy costosas.
Otros optan por reprogramar la centralita para disminuir las inyecciones de
urea pero ojo si se estropea el catalizador nos van a temblar todos los
dientes. Así que consejo: seguir las recomendaciones de los fabricantes y dejar
los “inventos” para otra ocasión.
Cuando en el
interior de los cilindros de un motor se quema la mezcla aire combustible se
generan unos gases que en algunos casos son inocuos y otros nocivos. Son inocuos el Nitrógeno (N2) que forma
parte, en un 80% de proporción, del aire atmosférico; O el vapor de agua (H2O);
O el anhídrido carbónico (CO2) que si bien es inocuo y necesario en
la atmósfera para mantener el equilibrio de gases no significa que algunos países,
los alemanes son especialmente beligerantes contra este gas, le declaren la
“guerra” por considerar que el CO2 es tan contaminante como el que
más por su efecto invernadero.
Los gases nocivos dependen de la composición de
la mezcla (ver factor lambda); Si el motor funciona con mezcla rica (mucho
combustible en relación con la cantidad de aire) aparecen hidrocarburos sin
quemar (HC). Si es con mezcla pobre (poco combustible) se generan óxidos de
nitrógeno (NOx)
Los nuevos motores,
regulados electrónicamente, funcionan en cada momento intentando reducir los
gases nocivos al mínimo, vigilando, de forma continua, la relación
aire/combustible (relación estequiométrica)
Designa la proporción aire / combustible (en peso)
en forma de mezcla que entra al cilindro de un motor de ciclo Otto, comparada
con la proporción estequiométrica de la mezcla ideal que es considerada a la proporción
14,7/1. Justo a la relación estequiométrica 14,7/1 se le da factor lambda = 1.
Ejemplo de cálculo del factor lamba: Imagine el
lector que se tiene un motor que usa una mezcla aire combustible de 15/1; Su
factor lambda sería 15/14,7 = 1,02 > 1 es decir se trata de un motor que
funciona con mezcla pobre (entra más aire del necesario)
Un motor que
funcione con mezcla pobre reduce el consumo y por consiguiente los
contaminantes de HC y CO; A cambio, ¡no hay nada gratis!, perderá par y
potencia.
El factor lambda se
mide mediante un sensor que se denomina sonda
lambda que mide la concentración de oxígeno residual. La medición se manda
a la Unidad de Control de inyección que varía de forma continua la cantidad de
combustible inyectado.
Una óptima
inyección con un factor lambda óptimo no es suficiente. Hay que seguir atacando
a los gases contaminantes que ya se han producido en la combustión. Por eso la
siguiente etapa es disponer de un catalizador.
¿Cómo funciona? El catalizador reduce la
contaminación de los gases de escape mediante catálisis. Se coloca en el tubo de escape, cerca
del motor, ya que ahí los gases mantienen una temperatura elevada que es una circunstancia
indispensable para que el catalizador funcione correctamente (se necesita una
ventana de temperatura entre los 400 y los 700 ºC )
Exteriormente el catalizador es un recipiente de acero inoxidable,
frecuentemente provisto de una carcasa-pantalla metálica antitérmica, deseable
también de inoxidable porque si no en 3 meses el tractor nuevo presentará una
visión lamentable (¡el detalle importa!)
Interiormente el catalizador posee un soporte cerámico con una
estructura en forma de panal de múltiples celdillas (la densidad de celdillas alcanza
las 100 por cm2); La superficie se impregna con una resina o
sustancia con polvo de elementos nobles metálicos (Platino y Paladio para
oxidar y Rodio para reducir). Los metales preciosos actúan como elementos
catalizadores (un catalizador acelera las reacciones químicas entre otras
sustancias aunque ellos no participan en las reacciones)
.jpg) |
| Celdillas catalizador (de Wikipedia) |
Aunque no siempre lo hace, el catalizador siempre debe
funcionar en combinación con la sonda lambda y la Unidad de Control del motor y
así regular la entrada del combustible (de nuevo el detalle importa). Si hay
exceso de combustible se generan CO, pero que queda atrapado en el catalizador,
la sonda detecta el exceso y empobrece la mezcla, entonces se genera NOx que
reacciona con el CO anterior para producir CO2, H2O, N2
y O2.
Doble y triple vía: Se tratan de diferentes tecnologías
en la construcción del catalizador. En uno de doble vía, es el más usado en motores diesel, ocurren dos
reacciones simultáneas: se oxida el CO pasando a CO2; Y se oxidan
los hidrocarburos (HC) que no se han quemado produciendo dióxido de carbono y
agua (CO2 + H2O) Los NOx son incompatibles con el metal
noble así que queda la opción de la recirculación (EGR)
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| Catalizador y sondas |
En un catalizador de triple
vía, el más usado en los motores de gasolina por tener una proporción de
NOx menor que en los diesel, ocurren
3 reacciones simultáneas, además de las 2 oxidaciones anteriores, ahora se
produce una reducción de los NOx para formar oxígeno (O2) y
nitrógeno molecular (N2)
Pero un catalizador
es caro. Su construcción con inoxidable y cerámica, la introducción de metales
nobles, presagian un alto coste. Su avería o rotura nos dará un gran dolor de
cabeza, pero hoy se puede garantizar que un catalizador de un vehículo de
primera línea alcance los 150.000
km (eso son unas 6000 h en tractores)
La fama de “sucios” de los motores diésel viene dada por los humos negros de escape que a su vez se deben a la incompleta combustión del gasóleo que deja en el aire partículas de hollín que si bien con técnicas como la inyección directa, inyectores multiorificio, common rail, se han reducido mucho, todavía son necesarios con la normativa Euro 4 y posteriores los llamados filtros de partículas diésel (FPD)
El FPD (o FAP o DPF según sus siglas francesas o inglesas) se coloca entre el
catalizador y el silencioso final; Su función es quemar las partículas de hollín
causantes del humo negro de los motores diésel.
Las futuras
reducciones sólo podrán venir por mejoras de combustible (las recientes
normativas de gasóleo sin azufre y gasolina sin plomo sólo es el inicio); Se
deberá estudiar cambios de combustible (biocombustibles, gas natural,
hidrógeno, etc.) o bien optar por motorizaciones híbridas y motores más
pequeños. Es decir habrá que quemar aún mejor a la vez que quemar menos con
motores diésel de una nueva generación con turbos más eficientes, filtros de
partículas y catalizadores SCR además de EGR
Ampliando:
Manual de la
técnica del automóvil BOSCH ISBN
3-934584-82-9
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| EGR&SCR según potencias |
- www.masquemaquina.com/2012/06/la-agricultura-verde-nivel-de-emisiones.html
- www.masquemaquina.com/2012/11/objetivo-ahorro-de-combustible-parte-ii.html
Me ha gustado mucho...si señor.
ResponderEliminarSaludos.
Twins' Farm
www.twins-farm.com
Menos mal que poco a poco se van solucionando estos temas de la contaminación en ora buena la incorporación de los filtros de particulas DPF en todo tipo de maquinarias, tractores, y maquinaria diversa lo malo es que los fabricantes de los motores instalan los ordenadores de a bordo que son pirateados y el cliente al final los anula.
ResponderEliminarEs muy dificl por las autoridades que los persigan ya que hay de todo tipo gente que los anula y a la hora de pasar la ITV los vuelve a montar.
Si los fabricantes hicieran un sistema inviolable creo que es la solución, y no haberlos de perseguir uno por uno. Total la culpa la tienen los fabricates por no bloquear estos sistemas.