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sábado, mayo 28, 2022
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Emisiones contaminantes de los motores en los tractores agrícolas

Los nuevos tractores reducen las emisiones de gases responsables del efecto invernadero sin aumentar el consumo. ¿Quién pagará el incremento de los costes de producción?

Luis Márquez, presidente de Aenor/CTN 68 Tractores y maquinaria agrícola

Un debate abierto entre los profesionales del sector agrario gira en torno al punto de vista de los diferentes fabricantes de tractores en relación con los sistemas que están utilizando para reducir las emisiones contaminantes en el escape de los motores, obligados por la normativa comunitaria.

En un plazo muy corto de tiempo han tenido que modificar los motores de los tractores dedicando una gran parte de los recursos de I+D de las empresas para conseguirlo.

Los gases de escape en los motores diésel

Durante muchos años la presencia de humos en el escape de los motores de los tractores agrícolas era indicativo de una mala combustión o, lo que es lo mismo, hacer el motor menos eficiente al consumir más combustible del necesario.

En los motores diésel se necesita que al cilindro entre una cantidad de aire en exceso, si se considera el contenido de oxígeno necesario para la combustión. Esto es como consecuencia del poco tiempo disponible para que se mezcle el combustible con el oxígeno del aire, si se compara con lo que sucede con un motor de gasolina, en el que la mezcla normalmente se realiza antes de que el aire llegue a los cilindros.

Pero lo que es una ventaja desde el punto de vista de la eficiencia energética de los motores, no lo es tanto desde el punto de vista ambiental, ya que el exceso de oxígeno en el interior del cilindro, junto con las elevadas temperaturas que genera una buena combustión, da lugar a la aparición de los NOx, los óxidos de nitrógeno, cuyo ‘efecto invernadero’, que induce al calentamiento global, es 300 veces mayor que el del anhídrido carbónico, el CO2, que se genera en cualquier combustión.

Cambios en la reglamentación

Las administraciones públicas de la UE, y también las de EEUU y Japón, decidieron establecer unas limitaciones a la emisión de estos gases por el escape de los motores que utilizan los vehículos automóviles, inicialmente dejando fuera de la normativa a los tractores y demás máquinas agrícolas, pero poco después se incluyen, aunque con unos plazos más largos, tomando en consideración las particularidades del sector.

Para alcanzar la meta con mínimo nivel de emisiones (menos de la centésima parte de las emisiones de partida) se han establecido diferentes escalones (llámese ‘euro’, ‘tier’, ‘etapa’ o ‘fase’), y ahora se tiene que cumplir el más exigente, denominado ‘euro IV’ o ‘tier IVfinal’, al menos en los tractores más potentes, pero a todos les llegará la fase final.

Al principio, para pasar el primer ‘escalón’ la solución más rápida, ya que no había tiempo para más, fue la de hacer los motores menos eficientes: al aumentar el consumo de combustible se reducían las emisiones de óxidos de nitrógeno. Así, los usuarios vieron que, al contrario de lo que estaban acostumbrados, los nuevos modelos de tractor consumían más combustible que sus antecesores.

Nuevos componentes en los motores

No todos los fabricantes están siguiendo el mismo camino para cumplir los límites de la etapa IIIB y IV. Unos han decidido apoyarse en la recirculación de los gases de escape, bien por el exterior del motor, previamente refrigerados, bien por el interior, aumentando los que se conoce como ‘cruce de válvulas’. Esto es lo que se conoce como EGR, sistema que exige utilizar doble turbo en serie o con geometría variable y presiones de inyección en el ‘common rail’ de hasta 2000 bar. En ellos no se necesita (al menos de momento) ningún fluido auxiliar, solo gasóleo, y la electrónica se utiliza para controlar la cantidad de gases de escape que tiene que volver al motor.

Otro grupo de fabricantes ha decidido atacar el problema actuando directamente sobre los gases de escape del motor, eliminando los óxidos de nitrógeno producidos añadiendo un pequeño porcentaje de urea (el producto conocido comercialmente como Ad Blue). Esto, que es lo que se conoce como Reducción Catalítica Selectiva (SCR), les permite hacer trabajar el motor en las condiciones de máxima eficiencia, pero obliga a incorporar otro depósito con el nuevo producto y la electrónica necesaria para que la urea inyectada en el escape sea proporcional a los óxidos de nitrógeno emitidos por el motor en cada momento, ya que estos varían con sus condiciones de funcionamiento.

En ambos casos el volumen del motor aumenta, ya que hay que contar también con la inclusión de un ‘filtro de partículas’ (además del depósito auxiliar para la urea en los del tipo SCR), lo que ha obligado a rediseñar la estructura de estos tractores de gran tamaño. Pero como esa normativa se aplicará en un corto plazo a todos los tractores, habrá que diseñar soluciones específicas para los más pequeños (especiales y estrechos), en los que hay menos espacio disponible.

En consecuencia, caminos diferentes para llegar a la meta, una meta impuesta por la normativa que ha obligado a los fabricantes a invertir buscando tecnologías apropiadas. Ahora habrá que observar cómo se comportaran estas tecnologías a medida que los motores envejezcan, especialmente cuando su mantenimiento no sea cuidadoso.

Algunas conclusiones

Han sido necesarias fuertes inversiones en investigación para ajustar los motores a los límites establecidos en un tiempo récord. La oferta comercial es diversa. En unos casos se utiliza los Sistemas con Reducción Catalítica Selectiva (SCR) con inyección de urea para emitir mínimo NOx. En otros los sistemas con catalizador diésel (DOC) y filtros de partículas (DPF), para emitir mínimo PM (masa de partículas) y PN (número de partículas).

Para cumplir el nivel IV también se recurre a la combinación de ambos sistemas (DPF+SCR) con gestión de la temperatura y mejoras en la tecnología en los componentes del motor (inyección y cámaras de combustión). Con los nuevos tractores se reducirán las emisiones de gases con efecto invernadero, sin que se incremente el consumo de combustible, por lo que, al menos teóricamente, ganará el ‘medio ambiente’, pero aumentando los costes de fabricación, lo que terminarán pagando los compradores de tractores.

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