Sistemas de Reducción de Emisiones para motores de combustión diésel

El sector construcción hace uso de una gran variedad de vehículos y herramientas para el desarrollo de su actividad. Muchos de estos vehículos emiten gases al entorno que es necesario controlar y reducir.

Precisamente, los gases emitidos por los motores de estos vehículos pueden llegar a ser muy contaminantes. Sin embargo, tanto la normativa más reciente a todos los niveles como las medidas de impacto ambiental han establecido medidas para la reducción de gases contaminantes.

Hay que tener en cuenta que la combustión de un motor genera un nivel importante de gases nocivos al medio ambiente. Algunos de los gases que se generan de forma más habitual por parte del motor de estos vehículos es el monóxido y el dióxido de carbono. También se generan hidrocarburos, benzopirenos y óxido de azufre y de nitrógeno.

Los vehículos de la construcción no es habitual encontrar modelos que tengan un bajo impacto ambiental y esto siempre supone la necesidad de adoptar medidas que puedan mitigar los niveles de emisión de gases.

Precisamente, es un ámbito en el que Filter Solutions ha venido investigando para poder implementar soluciones de Catalizador + filtro de partículas + SCR en los vehículos que puedan reducir el nivel de contaminación.

Filter Solutions ya han realizado en España las primeras implementaciones en vehículos para poder establecer un método que adapte el sistema SCR orientado a reducir los niveles de emisiones tanto de partículas (PM) cómo de Nitrosos (NOx).

¿Qué dice la normativa?

Europa ha publicado y actualizado un marco normativo para asegurarse de que se cumplen adecuadamente las medidas necesarias para reducir los niveles de contaminación a nivel europeo.

En este sentido, las normativas que se han aprobado desde Europa se actualizan cada 5 años y establecen cuáles son las emisiones de gases contaminantes de combustión interna que pueden ser expulsadas por los vehículos industriales.

Esta normativa se conoce como Euro VI y en una de sus últimas actualizaciones ha puesto de manifiesto que es necesario reducir progresivamente con vistas al año 2023 las emisiones de óxido de nitrógeno. Esta reducción implicaría pasar del máximo permitido de 180 mg por kilómetro a un nivel de 80 mg por kilómetro.

Hay que tener en cuenta que la normativa de emisión de gases contaminantes lleva desde 1988 regulando la contaminación a nivel europeo. No obstante, desde que empezaron a desarrollarse estos sistemas y las exigencias aumentaron, las empresas de fabricación automotriz también han hecho esfuerzos por conseguir fabricar vehículos menos contaminantes y con menor impacto ambiental.

La próxima normativa que prevé publicarse en esta línea es la normativa Euro 7 que entrará en vigor en el año 2025. Esta nueva normativa estará alineada con la perspectiva de que los motores de combustión también serán eliminados en el año 2035.

Esta nueva normativa supondrá aún más avances en la búsqueda de una protección del ambiente y reducción de la contaminación. De esta forma, se conseguirá orientar la fabricación de estos vehículos industriales hacia el desarrollo de tecnologías que permitan ofrecer alternativas al diésel y a la gasolina.

Experiencias en la reducción de emisiones

Existen diversos sistemas para la reducción de emisiones contaminantes en vehículos industriales y comerciales. Algunos de los métodos más empleados para lograr esta adaptación son:

• Filtrado de gases.

• Recirculación de los gases del cigüeñal.

• Bomba de alta presión.

• Bujías de precalentamiento.

• Recirculación de gases de escape.

• Catalizador.

• Cambios mecánicos.

• Filtros antipartículas.

• Trampas NOx.

• Sistema Adblue.

• Start-stop.

Ha sido precisamente nuestra empresa la primera en instalar un mecanismo adaptando el sistema SCR para la reducción de emisiones contaminantes en vehículos del ámbito de la Construcción, Minería y Metro. Para ello, se han realizado algunas pruebas exitosas y eficientes en antigua maquinaria del sector de la minería, tratándose de vehículos muy contaminantes.

Gracias a estas investigaciones para reducir los gases de efecto invernadero se logra dar cumplimiento a la normativa europea anticontaminación, directiva 2017/164/UE y su correspondiente transposición a la Orden Ministerial TEC/1146/2018. Orden que ya está en vigor con fecha tope el 21 de Agosto de 2023.

Esta normativa es muy exigente en relación con los valores que tienen que cumplir el ambiente de las actividades subterráneas. En este sentido, para cumplir con la Orden TEC/1146/2018 es necesario implementar estas medidas y que los vehículos reduzcan sus niveles de emisión.

La aplicación de un filtro de partículas y sistema SCR ha supuesto un ahorro importante para las empresas que no han tenido que reemplazar sus vehículos por unos nuevos, sino que han podido mantener su flota de vehículos sin necesidad de gastar más en unos nuevos. Los sistemas actuales de ventilación en los ambientes subterráneos, tampoco han sido suficiente para el cumplimiento de esta Orden Ministerial.

El sistema SCR se diseña específicamente para adaptarlo a los vehículos industriales pesados. De esta forma, se puede personalizar la solución a los diferentes vehículos del sector construcción como pueden ser las excavadoras, cargadoras, etc. Esto es una gran oportunidad para el sector porque supone un ahorro importante de costes y un cumplimiento de la normativa Euro VI o Tier V.

Un procedimiento sencillo

Para realizar la adecuación de la maquinaria pesada y vehículos a las necesidades en cuestión de emisiones y el cumplimiento de la normativa Euro VI se ha realizado un proceso en varias fases.

Por un lado, se realizó un análisis de las características de cada uno de los vehículos y sus propiedades y se analizaron aspectos como el filtro de partículas para contribuir a la reducción de gases contaminantes.

Otros elementos que fueron analizados fueron los catalizadores de oxidación y el sistema de reducción catalítica selectiva. Con este análisis de filtro de partículas y demás elementos se llevó a cabo la adaptación a Euro VI.

De esta forma, se realizó la instalación del sistema SCR para la reducción de gases contaminantes. Esta instalación permitirá reducir los costes de las empresas españolas que pueden adaptarse a la normativa Euro VI.

Los niveles de reducción de gases contaminantes que se pueden llegar a conseguir con este sistema pueden alcanzar hasta un 90 %. De esta forma, se logra hacer un postratamiento de los gases de una manera adaptada y personalizada a cada maquinaria del sector. Los elementos que son modificados y adaptados son el sistema SCR y el catalizador de oxidación.

La forma de funcionamiento es muy sencilla, porque en un primer momento se hace un tratamiento de los gases contaminantes que se han producido a través del catalizador. Los gases que son tratados son los hidrocarburos y el monóxido de carbono.

La parte interna del catalizador está formada por un material cerámico que genera una reacción ante la existencia de gases calientes provocando una reacción química. Con este proceso se produce una transformación de los hidrocarburos y del monóxido de carbono en dióxido de carbono y en agua que se emiten al entorno y generan mucho menos contaminación.

Gracias al filtro de partículas, todas las partículas sólidas que se generan en ese espacio y en el proceso se retienen en el filtro mientras que los gases catalizadores hacen todo el recorrido. A partir de ese momento tiene lugar la regeneración que se produce gracias al aumento de temperatura en los filtros que acaba favoreciendo la eliminación de las partículas de carbono. Habitualmente la temperatura de regeneración alcanza los 225 grados.

En este proceso hay una última etapa que consiste en la puesta en funcionamiento del sistema SCR que realiza una reducción catalítica selectiva. Para su funcionamiento este sistema inyecta una sustancia llamada Adblue que está formada por urea que se acaba mezclando con los gases de escape.

La combinación de esta sustancia con los gases generados dará lugar a una reacción química que permitirá reducir los niveles de óxido de nitrógeno que acabará por convertirse en agua y nitrógeno.

No solo se hace un proceso de reducción de emisiones adaptado a las necesidades de estos vehículos, sino que además hay todo un sistema de seguimiento implementado. Mediante un PDL-DT se puede hacer un seguimiento de la información de emisiones recogida.

Usando los filtros se pueden registrar los datos para poder medir la contrapresión y la temperatura de los gases emitidos por el vehículo. De esta forma, los datos pueden ser almacenados en tiempo real y se envía información a los conductores sobre el estado de funcionamiento del sistema de filtros y de reducción de gases.

Por tanto, con toda esta información es posible que para muchas empresas del sector de la construcción se lleve a cabo un proceso de adaptación de sus flotas de vehículos industriales para incorporar este sistema.

La incorporación de estos sistemas de filtros para estos vehículos supondrá una reducción de costes importantes y una adecuación de las empresas del sector industrial y construcción a las exigencias de la normativa europea vigente.

De esta forma, los vehículos de estas empresas cumplirán con todos los requisitos necesarios y, además, se estará protegiendo el entorno mediante una menor contaminación ambiental y una menor generación de gases.

Sin duda, este tipo de tecnologías para los motores industriales supondrá un antes y un después para estos sectores industriales y de construcción. Permitirá ofrecer procesos mucho más limpios de producción y cumpliendo con la normativa europea. El coste de adaptación de los sistemas en los vehículos industriales es mucho menor (en relación a una quinceava parte) que el coste que tendría la compra de nuevos vehículos menos contaminantes.