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EL RETO STAGE V
Excelencia tecnológica e innovación de productos: estos son los factores cruciales del éxito de FPT Industrial y, al mismo tiempo, su misión estratégica principal. A través de las actividades de investigación y desarrollo, la empresa apunta a convertirse en líder de la innovación en el campo de los motopropulsores para aplicaciones agrícolas y obras de construcción, además de proveedor de referencia para las soluciones económicamente más ventajosas en línea con los estándares Tier 4B/Stage IV.
FPT Industrial respeta las nuevas normativas sobre las emisiones sin gravar sobre la arquitectura de los vehículos y sus costes, un objetivo que ha alcanzado gracias a la tecnología HI-eSCR. Esta innovadora tecnología patentada, que en realidad ya se emplea desde hace más de once años en los más de 500.000 motores producidos, permite que nuestros motores satisfagan los estándares de la normativa Tier 4B/Stage IV y garantiza una altísima eficiencia en la tasa de conversión de NOX (más del 95% respecto al 80-85% de nuestros mejores competidores) sin recurrir al sistema ec-EGR ni al DPF.
Para satisfacer las futuras normativas Stage V sobre las emisiones, FPT Industrial confirma su estrategia a largo plazo basada exclusivamente en la tecnología SCR. Es uno de los pocos fabricantes que apuesta por la solución de Recirculación de los Gases de Escape (EGR) libre, manteniendo las ventajas competitivas logradas con la tecnología HI-eSCR, como el mejor ahorro de combustible, la mejor densidad de potencia y par de su categoría.
En el interior del motor Diésel, durante el proceso de combustión la energía química se transforma en energía mecánica. Por efectos del proceso químico de com-bustión se producen diferentes agentes contaminantes, entre los cuales los más dañinos son los óxidos de nitró-geno (NOX) y las partículas en suspensión (PM).
Desde la entrada en vigor de los estándares Tier 4A/Stage IIIB en 2011, se han realizado grandes es-fuerzos para reducir los agentes contaminantes nocivos para el medio ambiente.
La conformidad con Tier 4B/Stage IV, introducida en 2014, implica una reducción significativa de NOx (- 80% respecto a los niveles Tier 4A/Stage IIIB), mientras que para las partículas en suspensión (PM) no se prevén ulteriores reducciones habiéndose ya obtenido el 90% en la fase anterior.
Escenario
A nivel europeo se está debatiendo la posibilidad de dar un paso más: basada en la actual Propuesta de la Comisión de la UE, se espera que la nueva normativa de emisiones Stage V se introduzca para las máquinas fijas a partir de enero 2019/2020, dependiendo del nivel de potencia del motor.
De acuerdo con la propuesta, la normativa Stage V restringirá los límites de las emisiones de partículas, reduciendo la cantidad de PM admitidas en un 40% y aña-diendo una limitación al número de partículas emitidas (Límite de Número de Partículas, PN).
Además, la normativa Stage V incluirá gamas de po-tencia que actualmente se rigen por otras normas menos estrictas o que no están sujetas a normativa (gama de potencia inferior a 37 kW y superior a 560 kW).
> 560 kW
130 < P < 560 kW
56 < P < 130 kW
37 < P < 56 kW
19 < P < 37 kW
Después de la introducción de los límites de emisión Tier 4B / Stage IV en 2014-2015, se está debatiendo una nueva normativa para las aplicaciones fuera de carretera en Europa; la nueva normativa Stage V debería entrar en vigor en 2019 o 2020 dependiendo de los niveles de potencia
Duración de las emisiones: 8000 horas, 10 añosEn Europa no se permite la aprobación de nuevos modelos para el nivel existente de emisiones admitido en el año anterior a la introducción de un nuevo límite de emisionesNE: no hay ninguna reglamentación sobre las emisiones en Europa para P < 19 kW y P ≥ 560 kW
Roadmap de las normativas sobre las emisiones
2011
2012
2013
2014
2015
2017
2016
2018
2019
2020
Tier 2 / NE
TIER 3 / ST IIIA
TIER 4A / NE TIER 4B / NE STAGE V
STAGE V
STAGE V
STAGE V
STAGE V
TIER 4B / ST IV
TIER 4B / ST IV
TIER 4A / ST IIIB
TIER 4A / ST IIIA
TIER 4A / ST IIIA
TIER 4B / ST IIIB
TIER 3 / ST IIIA
TIER 4A / ST IIIB
TIER 4B / ST IIIA
Normativas sobre las emisiones para máquinas móviles todoterreno (Off Road), tractores agrícolas y forestales (Europa) y motores de encendido por compresión todoterreno (Estados Unidos)
STAGE IIIB / TIER4A INTERIM STAGE IV / TIER 4B FINAL STAGE V PROPUESTA DE LA COMISIÓN EUROPEA
CO HC NOX PM CO HC NOX PM CO HC NOX PM PN
g/kWh g/kWh g/kWh 1/kWh
P ≥ 560 kW1 3,5 0,40 3,5 0,10 3,5 0,19 3,5 0,04 3,5 0,19 3,5 0,045 //
130 ≤ P < 560 kW 3,5 0,19 2,00,025 (EU)
0,02 (US)3,5 0,19 0,40
0,025 (EU)
0,02 (US)3,5 0,19 0,40 0,015 1 x 1012
56 ≤ P < 130 kW 5,0 0,193,3 (EU)
3,4 (US)
0,025 (EU)
0,02 (US)5,0 0,19 0,40
0,025 (EU)
0,02 (US)5,0 0,19 0,40 0,015 1 x 1012
37 ≤ P < 56 kW 5,0 4,70,025 (EU)
0,3 (US)5,0 4,7
0,025 (EU)
0,3 (US)5,0 4,7 0,015 1 x 1012
19 ≤ P < 37 kW2 5,5 7,5 0,6 5,5 4,7 0,03 5,0 4,7 0,015 1 x 1012
Duración de las emisiones: 8000 horas, 10 años1. En Europa, no había ninguna reglamentación sobre las emisiones para P > 560 kW hasta la introducción de Stage V 2. En Europa, Stage IIIA está en vigor para 19 < P ≤ 37 kW hasta la introducción de Stage V
CO Monóxido de carbonoHC HidrocarburosNOx Óxidos de nitrógenoPM Partículas en suspensiónPN Número de partículas
LEYENDA
Motores FPT industrial
Gracias a los constantes progresos técnicos aplicados a nuestra gama de motores de vanguardia, nuestros clien-tes pueden disfrutar de excelentes características, en es-pecial costes operativos muy reducidos y extraordinarias prestaciones. Los elementos fundamentales para optimi-zar la eficiencia de la combustión son la elevada presión de los cilindros y las altas presiones de los inyectores: los motores están dotados de un sistema de inyección Com-mon Rail de última generación, con una presión máxima de inyección hasta de 2.200 bar.
Para conseguir esos objetivos se ha mejorado la arquitectura del cárter del motor y de la culata de los cilindros a fin de asegurar una mayor rigidez estructural.
La nueva centralita electrónica gestiona los parámetros del motor y garantiza un control minucioso del sistema de post-tratamiento de los gases de escape.
Además, dado que el motor aspira solamente aire filtrado limpio en vez de los gases de escape recirculados, su desgaste es mínimo frente a intervalos de cambio del aceite de hasta de 600 horas y sin ninguna necesidad de montar un cárter de aceite de mayor capacidad. También constituye una ventaja adicional tanto a nivel de costes operativos, como de reducción de los períodos de no utilización debido al mantenimiento programado.
Ventajas de los motores FPT Industrial
Aumento de la productividad del vehículo gracias a una mejor respuesta en régimen transitorio
Bajos costes operativos gracias a la excelente eficiencia de la combustión y amplios intervalos de mantenimiento (de hasta 600 horas, dependiendo del tipo de misión)
No aumenta la complejidad del turbocompresor y garantiza excelentes prestaciones
Diseño esencial del motor
Tecnología simplificada para incrementar duración y fiabilidad
Ningún requisito suplementario para el sistema de enfriamiento ni por lo que concierne a las dimensiones del radiador y tampoco para el arranque del ventilador
Debido a la reacción opuesta a la temperatura de combustión, la reducción de uno de los productos de la combustión (NOX o PM) implica necesariamente el aumento del otro. Para poder reducir ulteriormente los óxidos de nitrógeno (NOX), como previsto por la normativa Tier 4B/Stage IV, es necesario trabajar tanto en el sistema de gestión de la combustión como en el de tratamiento de los gases de escape.
Esto significa que es posible alcanzar los límites de las emisiones previstas por la normativa Tier 4B/Stage IV sólo mediante la reducción catalítica selectiva (SCR) con o sin EGR. El empleo de un sistema EGR, por un lado, reduce las emisiones de NOX en la cámara de combus-tión, reduciendo la temperatura de combustión mediante la recirculación de los gases de escape, lo que, por otra parte, implica un aumento de las emisiones de partículas en suspensión (PM) y una reducción de la eficiencia del proceso de combustión.
FPT Industrial ha optado por aumentar la eficiencia de la combustión, reduciendo la emisión de partículas PM, sin recurrir al EGR, permitiendo que los motores funcio-nen al máximo; En el sistema SCR se produce la reduc-ción de NOX manteniendo la eficiencia del consumo y la fiabilidad del sistema en general.
HI-eSCR 2
TIER 4B/STAGE IV:
El sistema patentado HI-eSCR de FPT Industrial es capaz de reducir los niveles de NOX en más de un 95%, ofreciendo la mejor tasa de conversión de su categoría; es más, al no recurrir al DPF, la solución FPT no requiere mantenimiento ni regeneración, lo que se traduce en un aumento de la productividad al eliminar los tiempos de inactividad debidos a la limpieza y sustitución del filtro.
STAGE V:
Manteniendo las ventajas únicas e inmejorables que ofrece la tecnología HI-eSCR, FPT Industrial integrará un dispositivo de filtrado (que no requiere mantenimiento) en su catalizador SCR, lo que le permite cumplir la estricta normativa sobre emisiones de partículas con una solución muy compacta.
La segunda generación del sistema de post-tratamiento HI-eSCR 2 mantendrá las mismas dimensiones que las aplicaciones actuales Tier 4B/Stage IV, de manera que no hace falta modificar el diseño ni la configuración de la máquina para poder actualizarla al siguiente nivel de emisiones; gracias al sistema EGR sin combustión, se optimizan las prestaciones y los costes operativos confirmando la ventaja competitiva de FPT Industrial.
Patentes industriales
Control de circuito “cerrado” a través de los sensores de NOX y amoniaco para asegurar un control de precisión de la composición de los gases de escape; sistema de dosificación adaptativo para reducir el AdBlue
Mezclador de alta turbulencia, aislado térmicamente, para asegurar una hidrólisis homogénea de la urea y una correcta distribución del flujo de los gases de escape
Mejora de la gestión térmica para acelerar la activación del sistema SCR durante la fase en frío del ciclo de las emisiones gracias a la válvula del escape con control electrónico
Todos los componentes del sistema de post-tratamiento se encuentran en una estructura compacta y comple-tamente cerrada, ofreciendo una gran flexibilidad de configuración para simplificar su instalación.
Los principales componentes del sistema HI-eSCR 2 son:
En su conjunto, el sistema está dotado de una red de sensores incorporados para controlar, entre otras cosas, las emisiones de NOX y los eventuales excesos de amo-niaco (NH3) generado.
Módulo de alimentación DEF/AdBlue
Módulo de dosificación DEF/AdBlue
Diesel Oxidation Catalyst (DOC)
Mezclador DEF/AdBlue
Reducción Catalítica Selectiva (SCR) en el filtro
Clean-Up Catalyst
El flujo de los gases de escape provenientes del mo-tor entra en el DOC, donde el NO se oxida en NO2, llevando a los máximos niveles la eficiencia de la tasa de conversión del catalizador SCR.
La centralita electrónica (ECU), el “cerebro” del siste-ma HI-eSCR 2, controla a través de una red de sensores incorporados la cantidad de solución de agua-urea (DEF/AdBlue) que se ha de inyectar en el tubo de escape. Para aumentar la duración del inyector, el módulo de dosifi-cación es enfriado por el líquido de enfriamiento del motor.
El sistema de post-tratamiento HI-eSCR 2 integra un dispositivo de filtrado en el catalizador SCR. El cataliza-dor, a la vez que atrapa y oxida las partículas en suspen-sión, convierte el NOx en nitrógeno (N2) y agua (H2O) gracias a la reacción química del amoniaco (NH3) gene-rado a partir del DEF/AdBlue. Al término del proceso, el CUC incorporado elimina el amoniaco que ha quedado (NH3). El resultado es una reducción del NOx superior al 95% y niveles de PM dentro de los límites de emisión permitidos por la normativa Stage V.
Componentes principales
LEYENDA
Catalizador de oxidación diéselNO NO2
Oxidación de HC, CO y PM
INYECCIÓN AdBlue ® / DEFHidrólisis NH3 + CO2
Reducción catalítica selectiva en el filtroReducción de NO y NO2 en N2 y H2O mediante NH3
Oxidación de PM con NO2
Clean-Up CatalystOxidación residual NH3
*AdBlue ® / DEF = CO(NH2)2 + H2O
1
2
3
4
PM Partículas en suspensiónHC Hidrocarburos no quemadosNOx Óxidos de nitrógenoCO Monóxido de carbonoN2 NitrógenoCO2 Anhídrido carbónicoH2O Agua
scr en el filtro
doc
cuc
AdBlue ® / DEF *
AdBlue ® / DEF *
Módulo de alimentación Centralita electrónica
Mezclador
Módulo de dosificación
2
CO
HCCO2
N2
H2OCO2
NOX
2
NH3 NOx
N2 H2O
1
NH3
CO2
3
4
¿Por qué elegir el HI-eSCR 2?
* en comparación con la media de los competidores que utilizan EGR y regeneración activa** teniendo en cuenta un paquete que incluye sistema de refrigeración, motor y sistema de post-tratamiento
La mejor densidad de potencia y par de su categoría.La temperatura más baja de post-tratamiento: no requiere protección térmica contra los picos de temperatura de la regeneración activa.Maximiza el tiempo de actividad: no hace falta parar para regenerar el equipo.
ALTO NIVEL DE RENDIMIENTO Y SEGURIDAD
1
2 Los costes de consumo de fluidos más bajos de su categoría*.Sistema de post-tratamiento de por vida: basado en la experiencia de reducción del número de partículas con más de 3,5 mil millones de horas en campo.
BAJOS COSTES OPERATIVOS
3 El mismo paquete de refrigeración del motor de stage IIIA a stage V. La configuración más compacta**.Múltiples configuraciones personalizables: más de 20 configuraciones disponibles para cada nodo de potencia.
FÁCIL DE INSTALAR
SOLUCIÓN STAGE V DE FPT
LA SEGUNDA GENERACIÓN DEL SISTEMA DE POST-TRATAMIENTO HI-eSCR
• Sin EGR
• Sin regeneración activa
• Sin mantenimiento
GARANTIZA:
Todas las imágenes, diseños, ilustraciones y descripciones presentes en este documento se basan en la información de producto a disposición de FPT Industrial en la fecha de impresión (31/03/2016).Algunas gamas de motores podrían referirse a configuraciones específicas para un determinado mercado y, por lo tanto, podrían no encontrarse presentes ni en venta en los demás mercados. Los colores presentes en este documento podrían ser diferentes respecto a los originales.FPT Industrial se reserva el derecho de introducir, en cualquier momento y sin aviso previo, modificaciones a los proyectos, materiales, componentes, equipamientos y/o a las especificaciones técnicas aquí señaladas.
Diseño gráfico STAR Srl, Italia
