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pura, solución que se conocecomercialmente como AdBlue.La urea se descompone a altatemperatura dando lugar a laformación de NH

3y ácido iso­

ciánico (HNCO). que se hidrolizaproduciendo NH3 y CO2•

Los tipos de catalizadoresdisponibles difieren entre si enfunción de su estabilidad térmi­ca, el intervalo de temperatu­ras en la que su eficiencia enla eliminación de NOx es alta(mayor del 80%) y su coste defabricación.

La solución de urea se in­yecta en el escape impulsadapor una bomba, que se controlamediante un microprocesadoren el que se han programadounas estrategias específicas apartir de algoritmos que tieneen cuenta las condiciones defuncionamiento. La cantidad deurea inyectada se adapta a lascondiciones de trabajo del mo­tor, que se detectan mediantesensiores situados en el siste-

La eliminación del NOx serealiza mediante un catalizadoren el que se produce una reac­ción con el amoniaco (NH) in­yectado, que a alta temperatu­ra da lugar a la descomposicióndel NOx para formar nitrógenomolecular (N) y vapor de agua(HP) ambos productos natura­les presentes en la atmósfera.

El NH3

se incorpora a losgases de escape desde un de­pósito que contiene una solu­ción al 32.5% de urea en agua

muladasmediante unproceso de regene-ración durante el funciona­miento normal del motor.

Con los sistemas SCR seconsigue que se mejore la com­bustión en el motor, reduciendoal emisión de partículas (PM) yel consumo de combustible,aunque aumenten los óxidos denitrógeno (NOx), que hay queeliminar antes de que salganpor el escape.

IEl proceso con lossistemas SeR

CAVALLO E., PAMPURO N., fACELLO A.,INSTITUTE FOR AGRICULTURAL AND

EARTH MOVING MACHINERY

CNR.- TORINO, ITALIA

E.CAVALLO@IMAMOTER.CNR.IT;

I Introducción

Las normas establecidas enEuropa para el control de los ga­ses de escape en los motoresde los tractores y máquinas agrí­colas obligan a una considerablereducción de las emisiones deóxidos de nitrógeno (NOx) y departículas (PM). Esto da lugar acambios importantes en la tec­nología de los motores.

Dos son las alternativas queestán utilizando los fabricantespara reducir estas emisiones,adaptándose a la normativa vi­gente: la recirculación de losgases de escape (EGR) unidaa un filtro de partículas diésel(DFP), o la reducción catalíticaselectiva (SCR) mediante la in­yección de urea.

En el primero de los casos,se recupera una cierta cantidadde gases de escape que se refri­geran y pasan al colector de ad­misión del motor. Esto permitereducir al mínimo las emisionesde NOx en el gas de escape,aunque se produce un aumen­to de partículas (PM), que sonretenidas en el filtro situado enel escape. Este filtro se 'limpia'eliminando las partículas acu-

LA U QUE CONSULOS T ACTORES CONSIS E A SC O OR

48MARZO 2012 agrotécnica

ma de escape. Se evita la inyec­ción a baja temperatura ya quela urea no puede descomponer­se totalmente si el catalizadorno está activo.

I EGR frente SCR

Los sistemas EGR unidosal filtro de partículas (DPF) y lossistemas SCR tienen efectossobre la potencia desarrollada,el consumo de combustible ylos costes de inversión y de fun­cionamiento en los motores.

Ambas tecnologías tienepuntos fuertes y puntos débiles,que se utilizan como argumen­tos comerciales para defendercada una de las opciones. Paralos sistemas SCR hay que tomaren consideración el consumode soluclon de urea, mientrasque en los sistemas con filtrode partículas, el combustibleadicional quemado, necesariopara regenerar el filtro, que seproduce a intervalos en el cursode funcionamiento del motor.

Esto obliga a establecer mo­dificaciones en los procedimien­tos de ensayo de los motoresinstalados sobre los tractores,que permitan evaluar el consu­mo de combustible a lo largo deun ciclo de trabajo agrícola y condiferentes niveles de carga parael motor.

IEnsayo de tractoressegún los códigos OCDE

Los Códigos OCDE para elensayo de las características

de funcionamientode los tractores agrí­colas incluyen como'obligatorio' el ensayodel motor del tractorrealizado en la tomade fuerza principal. Eneste ensayo se con­trola, además de lapotencia suministradapor el motor, el con­sumo de combustibleen diferentes puntosde funcionamiento,en un intervalo detiempo suficiente para que lasprestaciones del motor se es­tabilicen.

Por ello se propone realizarensayos preliminares para modi­ficar el Código OCDE, adaptán­dolo para medir las prestacio­nes de los motores que sutilizantanto sistemas de EGR comoSCR, cuantificando el consumocomplementario de combusti­ble para regenerar el filtro departículas en los motores EGR,así como cuantificar el consumode urea en los motores SCR.

Seguidamente se presentanlos resultados obtenidos en unensayo preliminar realizado so­bre un tractor cuyo motor incor­pora la tecnología de reduccióncatalítica selectiva (SCR)

IEnsayo preliminar de untractor con sistema SCR

Para el ensayo se utiliza loestablecido por el Código 2 dela OCDE en relación con el en­sayo a la toma de fuerza princi-

pal, especialmente en los quese refiere al ensayo realizado acargas parciales y a régimen demotor reducido.

El tractor utilizado en laspruebas suministra una poten­cia de 110.8 kW, al régimen no­minal de 2 100 rev/min, y estáequipado con un catalizadorSCR Ti-Ven el sistema de esca­pe. Para la medida del consumode la solución de urea se utilizaun depósito auxiliar de 4 litrosde capacidad situado sobre unabalanza electrónica con una pre­cisión de 0.01 gramos. Tambiénse midieron la temperatura enel catalizador y el consumo deurea utilizando el CAN-BUS deltractor.

Se pudo observar que, apartir del momento del arranquedel motor, la inyección de solu­ción de urea comienza cuandola temperatura del catalizadoralcanza 4000 K (12JOC) y el cau­dal de inyección es muy supe­rior a la condición de estabilidadque se alcanza más tarde. En

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CUADRO 1.- CONSUMO DE DEF EN DIFERENTES CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO ENENSAYO EN LA TDF

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Consumo l/e Relaciónsolución de urea__~asóleo

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agrotécnica MARZO 2012

49

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FIGURA 1.- VARIACiÓN DE LA TEMPERATURA YCONSUMOS DEUREA OBTENIDOS A PARTIR DEL CAN-BUS DEL TRACTOR

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I Primeras conclusiones

condiciones de estabilidad defuncionamiento la cantidad deurea inyectada fluctúa significa­tivamente produciéndose cres­tas cíclicas en la inyección delproducto.

Con los resultados de losensayos se puede estableceruna relación del consumo deurea con el consumo de gasó­leo para diferentes condicionesde funcionamiento del motordurante el ensayo a la toma defuerza según el Código OCDE(cuadro 1).

FIGURA 2.- CONSUMO DE UREA A CARGAS PARCIALES MEDIDOCON LA BALANZA AUXILIAR

FIGURA 3.- CONSUMO DE UREA A CARGAS PARCIALESMEDIDO EN EL CAN-BUS DEL TRACTOR JUNTO CON LAS

TEMPERATURAS EN EL ESCAPE

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En los ensayos realizadosen la toma de fuerza principalaplicando el Código OCDE, so­bre un tractor de 110.8 kW depotencia nominal, la medidadel consumo de soluclon deurea tiene que realizarse conposterioridad a que el cataliza­dor alcance su temperatura defuncionamiento.

La información del consu­mo instantáneo de urea no essignificativa; tiene que propor­cionarse información sobre elconsumo medio en un periodode tiempo, que en principio seaconseja que sea superior a 2minutos en cualquiera de lospuntos de medida despuésde que el motor esté estabi­lizado. Se aconseja repetir lasmedidas para verificar que lainyección máxima no afecta alconsumo medio determinado,cuando se supera el tiempo decontrol.

Hay que advertir que losconsumos medidos duranteun ciclo completo de pruebasen la toma de fuerza son sig­nificativamente superiores alos consumos en condicionesnormales de funcionamiento encampo. No obstante, el consu­mo de urea registrado duranteel ensayo en la toma de fuerzapermite comparar la eficienciade sistema SCR en tractoresdiferentes.•

soMARZO 2012 agrotécnica