La próxima regeneración: cómo responden los fabricantes de motores a las normas Tier 4 final

Gareth Osbourne
Cat® Rental Power
Gerente de Definición de Producción

Noviembre de 2017

INTRODUCCIÓN

Desde 1996, la Agencia de Protección Ambiental (EPA, Environmental Protection Agency) de EE.UU. introdujeron gradualmente una serie de regulaciones de emisiones "por niveles" para reducir el gas de escape nocivo de los equipos diésel en aplicaciones móviles fuera de carretera. Las últimas normas requieren reducciones significativas de las emisiones de materia particulada (OM) y óxidos de nitrógeno (NOx). 

La última regulación, Tier 4 final, requiere efectivamente un sistema postratamiento para reducir las emisiones hasta los niveles de cumplimiento para todos los motores. Las aplicaciones de alquiler se utilizan comúnmente en situaciones de carga baja y existen estrategias opuestas para combinar un filtro de partículas diésel (DPF, Diesel Particulate Filter) con un proceso de recuperación sofisticado para satisfacer estas demandas. 

Caterpillar usa una tecnología de recuperación activa exclusiva para maximizar la confiabilidad y durabilidad del motor, mientras que la competencia agrega un costoso banco de carga automática a un grupo electrógeno. 

LA FUNCIÓN DEL DPF 

Un DPF es un sistema de filtrado diseñado para reducir las PM, incluido el hollín, desde el escape de un motor diésel. Una serie de canales alternativamente bloqueados obligan al gas de escape a fluir por las paredes del canal donde las partículas se capturan físicamente en el filtro. 

Muchas aplicaciones del generador de alquiler tienen factores de carga bajos o utilizan equipo de gran tamaño debido a la información limitada en el perfil de carga del cliente. Durante la operación de carga baja, un DPF acumulará PM debido a bajas temperaturas de escape que causan un aumento de la contrapresión en el motor. Cuando la contrapresión aumenta, al final las partículas se deben retirar del DPF mediante un proceso conocido como recuperación. 

Las temperaturas de escape aumentan a más de 575 ºF para facilitar la recuperación del DPF. Los fabricantes difieren en el método para alcanzar estas temperaturas de escape elevadas. 

EL MITO DEL BANCO DE CARGA AGREGADA 

Algunos fabricantes eligen instalar un banco de carga automático para grupos electrógenos que operan con un tiempo de ejecución bajo extendido o sin carga. Si bien el banco de carga agregada funciona como una carga adicional para calentar el grupo electrógeno, también agrega un costo, peso y complejidad innecesarios a la operación. 

Además del mayor costo de capital para el banco de carga, el costo operativo aumenta inmediatamente porque la carga artificial requiere que se queme más combustible para mantener un rendimiento adecuado. Por ejemplo, si es necesario operar una máquina al 50 % de la carga para proporcionar el calor para permitir la generación, pero la carga conectada del cliente es solo del 10 %, el cliente está quemando combustible adicional innecesariamente para mantener la carga adicional del 40 %. 

Más allá de la etiqueta de precio más alto, el banco de carga complementaria agrega peso a cada grupo electrógeno. Una unidad más pesada ejerce más presión en los ejes, los neumáticos y los remolques en general, lo que dificulta el transporte a los lugares de trabajo. 

El banco de carga adicional también requiere más cableado, lo que aporta más complejidad y oportunidades de falla en cada unidad. Los costos de mantenimiento aumentan ya que se debe inspeccionar y realizar el mantenimiento del banco de carga, el cableado y el sistema de control como parte de la rutina de servicio normal, ya que una falla causaría un taponamiento del DPF. 

Además, la solución del banco de carga agrega presión adicional a las operaciones de alquiler. Los coordinadores deben planificar qué aplicaciones necesitan grupos electrógenos con bancos de carga complementarios. La utilización financiera se ve afectada de manera negativa ya que la clasificación generalmente no se modifica ya sea que la máquina tenga el gasto adicional de estar equipado con un banco de carga o no. 

A pesar de estas importantes desventajas, algunos fabricantes de grupos electrógenos colocan los bancos de carga complementarios como una solución única que agrega inteligencia para condiciones de baja temperatura o de baja carga. 

CATERPILLAR Y LA RECUPERACIÓN 

Caterpillar asume un enfoque alternativo para cumplir con las normas Tier 4 final al usar una exclusiva tecnología de regeneración activa. El Sistema de Recuperación Cat® (CRS, Cat Regeneration System) periódicamente introduce una pequeña cantidad de combustible al DPF para quemar el hollín. 

Al gestionar internamente los procesos de regeneración con medición inteligente del nivel de hollín de DPF y gestión térmica en el paquete, el sistema de alta velocidad funciona sin interacción del operador. Esto proporciona a todos los grupos electrógenos de alquiler Cat XQ equipados con sistemas de DPF la flexibilidad para ser usados en cualquier aplicación y cualquier entorno. 

El CRS es un sistema controlado por computadora seguro que utiliza una cámara de combustión cerrada similar a los hornos domésticos a gas. La recuperación solo ocurrirá cuando el sistema determine que el hollín en el DPF ha alcanzado un nivel donde se requiere la recuperación. Luego, una pequeña cantidad de combustible diésel es combustionada hacia el DPF, lo cual aumenta la temperatura de escape al punto donde el hollín en el DPF se oxidará y quemará. 

Ideal para ambientes de clima frío y carga baja, CRS proporciona medición precisa y control, y reduce el combustible quemado durante la regeneración. CRS reduce el consumo de combustible general con una solución de poco mantenimiento y bajo costo. 

Además de estar en todos los productos de alquiler Tier 4 de 130 bKW y superiores para América del Norte, el CRS también se incluye en determinados motores industriales y equipos de construcción. 

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