GAMMA INDUSTRIALE PER APPLICAZIONI MOVIMENTO TERRA. LA FORZA DELL INNOVAZIONE.

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1 GAMMA INDUSTRIALE PER APPLICAZIONI MOVIMENTO TERRA. LA FORZA DELL INNOVAZIONE. Tier 4 interim/stage IIIB. Energia pulita per motori da 130kW (174 cv) e oltre. Powering the future

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4 Energia pulita. Durante il processo di combustione all interno di un motore l energia chimica viene trasformata in energia meccanica. A causa delle impurità presenti nel combustibile fossile, durante il processo di combustione vengono prodotte svariate sostanze tossiche. Tali sostanze sono principalmente costituite da NOx, CO, HC e PM. NOx: gli ossidi di azoto sono la principale causa delle piogge acide e della riduzione dello strato di ozono. Ad elevate temperature di combustione, di norma superiori a 1600 C, l azoto (N 2 ) e l ossigeno (O 2 ) molecolari si dissociano nei loro stati atomici e reagiscono producendo NOx. CO: il monossido di carbonio è un gas velenoso, insapore ed inodore. Si sviluppa durante la combustione in presenza di basse concentrazioni di ossigeno (miscele ricche) o quando l ossigeno non è distribuito uniformemente. Le emissioni di CO dei motori Diesel sono scarse. HC: gli idrocarburi sono composti da elementi organici, contenuti sia nel carburante che nell olio, e vengono formati dai prodotti della combustione incompleta. La quantità di HC aumenta di pari passo con il volume del carburante nella camera di combustione. PM: il particolato atmosferico è principalmente composto da fini particelle di carbone ed altre sostanze tossiche formatesi durante il processo di combustione incompleta del carburante, ad esempio a basse temperature. Gli effetti dell inalazione del particolato sono stati studiati su esseri umani e animali e comprendono asma, tumore al polmone e malattie cardiovascolari.

5 Gli inquinanti più critici, NOx e PM, sono stati entrambi ridotti del 60% circa a partire dal Nei prossimi anni verranno compiuti ulteriori sforzi per ottenere una riduzione di NOx e PM del 90% circa. NOx CO HC PM

6 Per un ambiente più pulito. Sia negli USA che in Europa si è lavorato per rendere i motori Diesel più puliti possibile. I motori devono essere ecocompatibili nel corso di tutto il loro ciclo di vita e nell ambito di una vasta gamma di condizioni operative. A partire dal 2011, le normative di Tier 4 interim/stage IIIB andranno innanzitutto ad interessare i motori con una potenza superiore a 130kW, per poi essere estese alle altre gamme di potenza. La conformità con il Tier 4 interim/stage IIIB implica una riduzione significativa sia di NOx (-50%) che di PM (-90%), rispetto all attuale livello Tier 3/Stage III.

7 Normative sulle emissioni. Motori per macchine movimento terra e forestali (Europa e Stati Uniti). « » Tier 3/Stage IIIA 130 P 560 kw Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV Tier 3/Stage IIIA 56 P < 130 kw Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV 19 P < 56 kw Tier 3/Stage IIIA Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV LEGENDA La data di adozione dello Stage IV sarà il 1º settembre 2014, mentre quella del Tier 4 sarà il 1º gennaio Limiti delle emissioni Tier 3 /Stage IIIA (1) Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV (g/kwh) NOx HC (2) CO PM NOx HC (2) CO PM NOx HC (2) CO PM 130 P 560 kw (3) (3) 56 P < 130 kw (4) (3) (3) P < 56 kw (5) (3) LEGENDA (1) Indicazione solo dei limiti di worst case (inferiori) (limiti superiori disponibili per fasce limitate di potenza negli USA e per CO e PM in Europa). (2) Gli NMHC vengono presi in considerazione nei limiti di livello statunitensi. (3) In Europa, il limite di PM dello Stage IIIB e del Tier IV è di 0,025. (4) In Europa, il limite di NOx dello Stage IIIB è di 3,3. (5) In Europa, il limite di PM dello Stage IIIB è di 0,40.

8 La richiesta dell ambiente: riduzione contemporanea di NOx e PM. A causa della reazione opposta di Nox e PM alla temperatura di combustione, la riduzione dell uno implica necessariamente l aumento dell altro. Al fine di ridurre contemporaneamente NOx e PM, come richiesto dalla normativa Tier 4 interim/stage IIIB, è necessario lavorare su una diversa gestione della combustione e sui sistemi di trattamento dei gas di scarico. La tecnologia SCR (Riduzione Catalitica Selettiva) è un sistema di post-trattamento che trasforma i NOx, prodotti durante il processo di combustione a temperatura più elevata, in azoto (N 2 ) ed acqua (H 2 O), sostanze chimiche entrambe normalmente presenti nell atmosfera. In questo modo l utilizzo del sistema SCR consente la riduzione dei PM, ottimizzando al contempo processo di combustione e prestazioni del motore, laddove la riduzione dei NOx si verifica a valle del motore. La risposta di FPT: tecnologia SCR. FPT tecnologia

9 A partire dal livello di emissioni Tier 3/Stage IIIA, il sistema SCR consente di raggiungere il Tier 4 interim/stage IIIB in due semplici passaggi. 1 Con la calibrazione su un elevata temperatura di combustione si producono NOx e una ridotta quantità di PM. 2 Il sistema di post-trattamento SCR abbatte gli NOx, indipendentemente dal processo di combustione. Tier 4 interim/stage IIIB

10 Sistema SCR: come funziona. Il sistema di post-trattamento SCR (Riduzione Catalitica Selettiva) adotta un catalizzatore che converte i NOx in azoto (N 2 ) ed acqua (H 2 O) grazie ad una reazione chimica con una soluzione di acqua e urea (DEF: Diesel Exhaust/Emission Fluid). La soluzione di acqua e urea è una miscela atossica, incolore ed inodore di urea chimica ed acqua demineralizzata. L intero sistema è controllato e gestito dall Unità di Controllo del Dosaggio DCU (Dosing Control Unit) all interno del modulo di alimentazione. I principali componenti del sistema SCR sono: Modulo di alimentazione Serbatoio dell urea Modulo di dosaggio Catalizzatore SCR All avviamento del motore, la DCU realizza una verifica del sistema di post-trattamento. Successivamente, la soluzione di acqua e urea viene introdotta nella tubazione di scarico tramite uno specifico iniettore (Modulo di dosaggio), dando luogo alla formazione di vapore ed ammoniaca (NH 3 ) (idrolisi). In una seconda fase, la reazione del catalizzatore SCR produce sostanze come azoto ed acqua, innocue per l ambiente. Una volta spento il motore, la soluzione di acqua e urea viene completamente scaricata nel serbatoio. FPT tecnologia

11 Modulo di dosaggio Modulo di alimentazione Catalizzatore SCR Serbatoio dell urea

12 Principali componenti del sistema SCR. Modulo di alimentazione: è l unità che mette in pressione e pompa la soluzione di acqua e urea. È costituito dalla DCU e dalla pompa. La DCU controlla e gestisce la soluzione in termini di quantità e pressione tramite i sensori di temperatura e di pressione. La pompa convoglia il liquido pressurizzato verso l apposito modulo di dosaggio. Serbatoio dell urea: è il luogo dove si deposita la soluzione di acqua e urea nel veicolo. Contiene i sensori di temperatura e di livello del liquido. Modulo di dosaggio: è l unità responsabile dell iniezione della soluzione di acqua e urea all interno del catalizzatore SCR. Viene gestito dal modulo di alimentazione. Catalizzatore SCR: è la parte del sistema in cui avviene la riduzione chimica. FPT tecnologia

13 Integrazione del sistema. Il sistema SCR è stato concepito per consentirne semplice installazione e flessibilità di posizionamento, offrendo agli OEM (Original Equipment Manufacturers) la possibilità di mantenere la stessa architettura del veicolo del Tier 3/Stage IIIA. La progettazione specifica di tutti i componenti del sistema li rende facilmente accessibili negli interventi di manutenzione e di rabbocco (vedi figura sottostante). Motore Modulo di dosaggio Catalizzatore SCR Serbatoio dell urea Modulo di alimentazione

14 10 ragioni per scegliere il sistema SCR. 1) Prestazioni eccezionali: poiché il sistema SCR è un sistema di post-trattamento, il motore è stato concepito per aumentare al massimo la coppia e la potenza con il più breve tempo di risposta al carico. 2) Elevata affidabilità: il sistema SCR consente al motore di ottimizzare la dissipazione di calore di molti componenti, con conseguente miglioramento dell affidabilità. 3) Minore consumo di carburante: l efficienza del processo di combustione ottimizza il consumo di carburante, riducendo i costi operativi del cliente. 4) Allungamento degli intervalli di manutenzione: il processo di combustione ottimizzato salvaguarda le proprietà fisiche dell olio, riducendo le operazioni di manutenzione e i conseguenti fermi macchina. 5) Soluzione compatta: rispetto al motore in Tier 3/Stage IIIA, l efficienza termodinamica del sistema SCR consente di ridurre la cilindrata migliorando le prestazioni. 6) Ampia compatibilità con il carburante: il sistema SCR funziona a prescindere dalla qualità del carburante. Nella tecnologia SCR di FPT, i substrati del catalizzatore non sono influenzati dalla presenza delle tipiche sostanze tossiche presenti nel carburante, come lo zolfo. 7) Imbattibile durevolezza: il sistema SCR è stato concepito per durare tutta la vita! La riduzione di PM all interno del motore garantisce la totale assenza di problemi di intasamento ed esclude qualsiasi intervento di rigenerazione. 8) Soluzione di facile utilizzo: il sistema SCR è semplice. L unica cosa da fare consiste nel rabboccare il DEF quando l indicatore di livello presente nel quadro strumenti del veicolo inizia a lampeggiare. 9) Tecnologia avanzata: il sistema SCR è riconosciuto dalla maggior parte dei costruttori di motori come la tecnologia del futuro ed è pienamente conforme con il Tier 4 final/stage IV. 10) Rispetto dell ambiente: grazie al sistema SCR, le sostanze inquinanti prodotte durante il processo di combustione vengono convertite in N 2 e H 2 0, sostanze innocue già presenti nell ambiente. SCRVANTAGGI

15 Gamma di motori FPT in Tier 4 interim/stage IIIB per potenze superiori a 130kW. Modello di motore N67 ENT C87 ENT C10 ENT C13 ENT V20 ENT Potenza Nominale kw Regime Nominale (giri/min.) Coppia (Nm) Regime di coppia max Post-trattamento SCR SCR SCR SCR SCR

16 Domande e risposte. Qual è l elemento trainante della strategia di FPT per ottenere emissioni di Tier 4 interim/stage IIIB? Come viene raggiunto il livello di emissioni da parte del sistema SCR? Quali vantaggi vengono offerti dalla tecnologia SCR? FPT ha scelto di concentrarsi sulla produttività e sull ottimizzazione dei costi operativi del cliente, riconoscendo la validità del sistema SCR come la migliore soluzione per i motori destinati a prestazioni medie e pesanti. Il sistema SCR consente di ridurre gli elevati costi operativi agendo sul consumo di carburante e sugli intervalli fra le sessioni di manutenzione (cambio olio). Con la tecnologia SCR, la riduzione dei gas è completamente gestita dal sistema di post-trattamento all esterno del motore, che è pertanto in grado di realizzare una combustione ottimale con minore consumo di carburante. Sono almeno 10 le valide ragioni per cui il sistema SCR risulta essere la scelta più conveniente: Prestazioni eccezionali Elevata affidabilità Minore consumo di carburante Allungamento intervalli di manutenzione Soluzione compatta Ampia compatibilità con il carburante Imbattibile durevolezza Soluzione di facile utilizzo Tecnologia avanzata Rispetto dell ambiente

17 Dove verrà commercializzato il sistema SCR? Il DEF (Diesel Exhaust/Emission Fluid)) verrà distribuito anche negli USA? Esistono eventuali problematiche rilevanti per quanto concerne l adozione del sistema SCR negli USA? Che cosa succede se il serbatoio del DEF è vuoto? Il sistema SCR è influenzato dalle basse temperature? Il sistema SCR presenta restrizioni di installazione? Il sistema SCR verrà commercializzato in tutti i Paesi in cui i regolamenti in materia di emissioni richiederanno di attenersi alle norme di Tier 4 interim/stage IIIB. Sì. No, in quanto entro il 2011 negli USA verrà sviluppata la rete di distribuzione del DEF (molti costruttori di motori statunitensi adotteranno il sistema SCR per soddisfare l EPA10 in materia di conformità con la circolazione stradale). Si accende un led sul quadro strumenti del veicolo e, dopo un certo periodo di tempo, il motore viene commutato in modalità ad efficienza ridotta per salvaguardare la sicurezza. No, il sistema SCR di FPT funziona perfettamente a basse temperature. Anche in caso di partenza a freddo con soluzione a base di urea congelata (temperatura inferiore a -11 C/12 F), il motore funziona in modo appropriato, senza alcuna perdita di potenza. Gli OEM sono tenuti a rispettare le linee guida di FPT per l installazione del sistema SCR, tuttavia il sistema è stato concepito in modo da essere di facile installazione, con la giusta flessibilità in termini di lunghezza delle tubazioni e posizionamento in altezza. Inoltre, FPT offrirà il massimo supporto ai fini di garantire che l installazione finale risulti in conformità con la legislazione in materia di emissioni.

18 Ovunque al vostro servizio. Vendita ed assistenza. FPT può contare su un organizzazione a livello mondiale che include più di 1500 punti di vendita e assistenza, in grado di aiutare il cliente nel momento dell acquisto e in quello dell assistenza e della fornitura dei ricambi. Grazie ai frequenti corsi di aggiornamento, la rete di FPT è felice di assistervi in ogni momento e in ogni luogo si renda necessario, fornendovi solo ricambi originali e di provata qualità.

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