En FIMA 2010, adelantándose a la próxima entrada en vigor de esta normativa, Massey Ferguson expuso el

MF8690, que cumple con la Tier IIB.

MECANIZACIÓN TRACTORES

Existen dos tecnologías que consiguen reducir los niveles autorizados por la Euro 5: EGR Y SCR

Los gases contaminantes delos tractores y las tecnologíasdesarrolladas para su reducciónLos tractores agrícolas no han quedado al margende los esfuerzos que se están haciendo por redu-cir las emisiones de gases contaminantes. Aun-que trabajan en un ambiente poco contaminado,como es el campo, sus emisiones contribuirían co-mo las de cualquier otro vehículo o motor a ensu-

ciar la atmósfera, por lo que hay regulaciones quelimitan la máxima cantidad de gases perjudicialesque sus motores pueden emitir. En este artículo seanalizan las distintas tecnologías desarrolladaspor los fabricantes de motores para reducir lasemisiones por debajo de los límites permitidos.

Jacinto Gil Sierra.Dr. Ingeniero Agrónomo.

L

as máximas cantidades de monóxidode carbono, hidrocarburos no quema-dos, óxidos de nitrógeno y partículascontaminantes que emiten los vehícu-

los por el tubo de escape están limitadas enEspaña y el resto de Europa por las normasconocidas como Euro seguidas de una cifra;se comenzó en el año 1993 con la Euro 1 y

actualmente está vigente la Euro 5 desde oc-tubre de 2009. En Estados Unidos existenunas normas semejantes que se denominanTier seguidas de una cifra, habiendo entradoen vigor en 2010 la Tier 4.

Las normas europeas obligan a que, apartir de determinada fecha, todos los vehícu-los nuevos cumplan la normativa que en cadamomento va entrando en vigor, no pudiendovenderse vehículos nuevos que contaminenmás, pero los vehículos que ya están en circu-

lación anteriormente cumpliendo la normaanterior (menos exigente) no están obligadosa adaptarse a cada nueva actualización. Cadafase Euro se promulga con suficiente antela-ción con respecto a la fecha en que será obli-gatoria, para que los fabricantes de motorestengan tiempo de adaptarse a ella. Las nor-mas no obligan a la utilización de una tecno-logía concreta para lograr emitir pocos conta-minantes, sino que cada fabricante es librepara adoptar la tecnología que prefiera y só-lo se tiene en cuenta si los contaminantesemitidos están por debajo de la norma o no.

Mediciones de loscontaminantes en el tubo deescape

La limitación de emisiones de las normasEuro rigen para los turismos, camiones, trenesy tractores. Los fabricantes están obligados asometer a sus motores a un ensayo para com-probar qué cantidad de estos contaminantesemite. Los ensayos están perfectamente expli-citados en la Directiva europea que regula es-tas cuestiones para que sean comparablescualquiera que sea el laboratorio oficial en elque se hayan realizado.

El procedimiento técnico de realizacióndel ensayo es el establecido en la norma ISO8178, el cual establece que se midan los

El Vida RURAL (1/Abril/ 2010)

Refrigerante

Admisión

Escape

Filtro departículas

Motor

Dosificador

Catalizador SCR

Nitrógeno+ agua

•

Esquema de la instalación para adic ureaa los gases de escape.

Depósito de Adblue

FIGURA 2.

MECANIZACIÓN TRACTORES

FIGURA 1.

Esquema de una instalación con tecnología EGR parareducir la contaminación de los gases de escape.

contaminantes emitidos por el tubo de esca-pe en ocho condiciones de funcionamientodel motor:

Estando el motor girando a su velocidadnominal sometido a cuatro cargas dife-rentes que equivalgan al 100%, 75%,50% y 10% de la potencia nominal.Estando el motor girando a la velocidaden la cual genera el par máximo someti-do a tres cargas diferentes que equival-

New Holland ha adoptado la tecnologia EGR(recirculacion de gases de escape refrigerados) paralos motores de menos de 100 CV y la SCR(reducción catalítica selectiva) para los equipos conmas de 100 CV. Los primeros tractores New Hollanden montar esta tecnologia seran los de la serieT6000 Grande.

gan al 100%, 75% y 50% de la potenciamáxima en ese punto.Estando el motor girando al ralentí sin su-ministrar potencia.En cada ensayo se promedia la lectura

que indique el registrador durante los últimos30 segundos de funcionamiento en esas con-diciones. Si la media ponderada de las emi-siones medidas en esas ocho condiciones es-tá por debajo de las permitidas por la Euro 5(en Europa) o la Tier 4 (en Estados Unidos),ese motor puede instalarse en tractores. Loslímites impuestos por la actual Euro 5 paracamiones y tractores están indicados en fun-ción de la potencia del motor y son: monóxi-do de carbono 1,5 g/kW h; hidrocarburos noquemados 0,46 g/kW h; óxidos de nitrógeno2 g/kW h; y partículas metálicas 0,02 g/kWh. Los límites para los automóviles están fija-dos en gramos por cada kilómetro recorrido.

Tecnologías desarrolladasen tractores

Los fabricantes de motores han desarro-llado varias tecnologías para reducir las emi-siones por debajo de los límites permitidos.Las modificaciones del motor han sido pro-fundas y afectan hasta a los aceites de lu-bricación que se utilizan en ellos. Actualmen-te las dos tecnologías más extendidas queconsiguen reducir la contaminación hasta losestrictos niveles de la Euro 5 son la recircula-ción de los gases de escape (EGR son sussiglas en inglés) y la reducción catalítica se-lectiva (conocida como SCR). Ambas supo-nen un tratamiento de los gases una vez que

han salido del motor, lo que ha provocado elencarecimiento de los vehículos. La mayoríade los tractores actuales tienen un motor queincorpora una de esas dos tecnologías.

Tecnología EGRLa tecnología [GR se basa en la recircula-

ción de una parte de los gases de escape quehan salido el motor, los cuales se vuelven a in-troducir en la cámara de combustión. El gasque va a ser reintroducido en el motor se enfríaantes en un intercambiador de calor que re-duzca su temperatura. Al estar más frío, ocupamenos volumen, por lo que puede entrar unagran masa sin que ocupe demasiado espacioen el intehor del motor. Este gas adicional, queno va a arder, consigue reducir algo la tempe-ratura en la cámara de combustión. En los mo-tores diésel el gas de escape que se introducede vuelta en el motor ocupa el volumen quehasta ahora venía ocupando el exceso de oxí-geno que solía entrar en estos motores. La can-tidad de gas recirculado es proporcional a lapotencia generada por el motor y su regulaciónse controla electrónicamente. Como la forma-ción de óxidos de nitrógeno es mayor cuantomás oxígeno está presente y más alta es latemperatura de combustión, la recirculación departe de los gases de escape reduce la canti-dad de estos compuestos que se producen du-rante la combustión del gasóleo.

Los motores que incorporan esta tecno-logía deben llevar también un catalizador y unfiltro de partículas para terminar de reducir elpoder contaminante de los gases antes de serliberados a la atmósfera (figura 1). Comoconsecuencia de la menor temperatura de

(1/AbnI/2010)111daRURAL

MECANIZACIÓN TRACTORES

combustión y de la presencia del filtro de par-tículas, el rendimiento del combustible es al-go menor, por lo que esta tecnología reduce laemisión de contaminantes a costa de aumen-tar ligeramente el consumo de combustible.

Tecnología SCRLa tecnología SCR consiste en inyectar urea

en el conducto del escape (figura 2). La ureaes un compuesto orgánico que se encuentrade forma natural en los seres vivos y cuya fór-mula química es C0(NH2)2. Reacciona con losóxidos de nitrógeno para formar nitrógeno yagua, con lo que lo que termina saliendo a laatmósfera es vapor de agua y nitrógeno igual alque constituye el 80% del aire que respiramos.

La urea que ahora está disponible en al-gunas estaciones de servicio es una disolu-ción cuyo nombre comercial es Adblue (líquidotransparente, no tóxico y que se puede trans-portar fácilmente, pero caduca relativamentepronto) y contiene un 32,5% de urea. Ya hayalgunos tractores en el mercado español querequieren la utilización de urea para este ser-vicio; su consumo está comprendido entre un3% y un 4% del consumo de combustible, porlo que un depósito lleno de urea tiene muchaautonomía. Este consumo está compensadopor la ligera reducción del consumo de com-bustible que presentan estos motores. La diso-lución Adblue se inyecta en forma de gotas fi-nas al comienzo del tubo de escape despuésde haberla calentado para que el calor des-

componga previamente la urea dando amo-

niaco (NH3), el cual es el que reacciona en elcatalizador situado a continuación con los óxi-dos de nitrógeno que salen de la cámara decombustión del motor. Un control electrónicoregula la cantidad de Adblue inyectada en fun-ción de la temperatura del motor, su velocidadde giro y la potencia producida. El último des-arrollo tecnológico consiste en producir prime-ro amoniaco a partir de la disolución de ureacontenida en el depósito e inyectar en los ga-ses del escape solo el amoniaco gaseoso envez de gotitas de la disolución.

Los dispositivos comerciales utilizados ac-tualmente consiguen que alrededor del 85%de los óxidos de nitrógeno inicialmente produ-cidos por el motor se conviertan en nitrógenoy agua, por lo que a la atmósfera solo se emi-te el 15% restante de óxidos de nitrógeno.

El problema de este procedimiento estáen que el usuario del tractor puede tener latentación de no añadir urea al depósito adicio-nal previsto para ella que llevan los tractores,ahorrándose el coste de la misma. Como laurea se añade a los gases de escape, su pre-sencia es independiente del funcionamientodel motor, el cual funciona igual si a los gasesdel escape se le añaden o no unas gotas deurea. Si el usuario se ahorra el coste de laurea, la única diferencia sería que el motoremitiría muchos gases contaminantes. La co-mercialización en Europa del compuesto co-mercial Adblue está en una situación de casimonopolio y su precio es muy parecido al degasóleo agrícola. El tractorista podría tener la

tentación de no repostar disolución de urea y,estando vacío su depósito, no se añadirían go-tas a los gases del escape. Para evitarlo, sehan instalado dispositivos electrónicos que de-tectan la presencia de líquido en el depósitode urea y bloquean el funcionamiento del mo-tor si el depósito está vacío. Algunos de estosdispositivos electrónicos incluso detectan queel líquido contenido en el depósito sea una di-solución de urea y no simplemente agua.

El tractor de hidrógeno, undesarrollo revolucionario

El tractor que funciona con hidrógeno esun desarrollo revolucionario en el mundo dela agricultura presentado por New Holland en2009. Esta tecnología se ha instalado en elbastidor de un tractor de la serie T6000, aun-que en el futuro podría desarrollarse una ca-rrocería propia adaptada a las característicasde este sistema de propulsión. El tractor tieneun depósito de hidrógeno bajo el capó, en lazona central. El hidrógeno se va introduciendoen tres células de una potencia de 25 kW ca-da una, por lo que la potencia total del tractores 75 kW. En estas células el hidrógeno reac-ciona con oxígeno atmosférico para formaragua. Un catalizador hace que cada átomode hidrógeno desprenda un electrón antes decombinarse con el oxígeno. Los electronesdesprendidos viajan por un cable hasta la zo-na donde fluye el oxígeno antes de reaccio-nar. Esta corriente eléctrica se utiliza para ac-cionar dos motores eléctricos, uno encargado

John Deere ha optado por la recirculación de gases de escape (EGR) + filtro de partículas (DPF) + catalizadorde oxidación (DOC) para cumplir con la nueva normativa sobre emisiones IT4 que entrará en vigor en 2011.

Motor John Deere PowerTech Plus con: unidad de inyección electrónica. 4válvulas por cilindro, Common Rail, turbo de geometría variable y recirculación degases enfriados (EGR) para control de los NOx

60 IndallURAL (1/Abril/2010)

Catalizador de oxidación diesel (filtro color blanco en la imagen, que reduce elCO. HC y las particulas sólidas) y filtro de partículas diesel (filtro color marrónen la imagen que atrapa y retiene las partículas sólidas (PM) en gases deescape y realiza la regeneración de partículas por oxidación).

El tractor NW de New Holland funciona con hidrógeno y expulsa al exterior vapor de agua, por lo quees actualmente la tecnologia más limpia que existe. Tanque de hidrógeno a presión.

-,7‘11011

Nueva serie M40Itas prestaciones

para trabajos duros

de accionar las ruedas y otro que acciona latoma de fuerza y otros órganos auxiliares.

El único producto que se expulsa al exte-rior es vapor de agua, por lo que es la tecno-logía más limpia que existe.

El hidrógeno hay que obtenerlo antes porelectrolisis del agua. La idea de New Holland esque en el futuro haya en las explotaciones agrí-

colas instalaciones que obtengan energía eléc-trica ya sea por paneles solares, aerogenera-dores y biogás, y esta energía eléctrica la utili-ce el agricultor para producir su propio hidróge-no que almacenará en un depósito a presión.Tendríamos así el agricultor autosuficiente entérminos energéticos y nada contaminante.

El tractor que funciona con hidrógeno

es también bastante silencioso, pues ape-nas emite un ligero zumbido. No tiene cajade cambios, ya que la velocidad se regulahaciendo que el motor eléctrico que accio-na las ruedas gire a mayor o menor veloci-dad. Todos son, por tanto. ventajas si secuenta con la producción necesaria de hi-drógeno. •

KUBOTA ESPAÑA, S.A. Avda. de la Recomba, 5. Pol. Ind. La Laguna. 28914 Leganés (Madrid)Tel.: 91 508 64 42. Fax: 91 508 05 22. www.kubotatractores.es