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Como tecnologias mais limpas em motores diesel reduzem as emissões de gases poluentes

Como as principais tecnologias para controle de emissão de gases poluentes no mercado agrícola brasileiro funcionam e auxiliam na redução da poluição dos motores a diesel.

A preocupação com a preservação do meio ambiente é um assunto crescente em todos os ramos da economia. Para o mercado brasileiro de máquinas agrícolas, o direcionamento não foi diferente. A resolução 433, de 13 de julho de 2011 do Conama, estabeleceu duas etapas para o cumprimento desta resolução, de forma que, em 2017 (etapa 1), as máquinas agrícolas com potência igual ou superior a 75kW já deveriam atender os limites da fase MAR-I, assim como, para 2019 (etapa 2), máquinas com potência entre 19kW e 75kW também tiveram que atender estes mesmos limites.

Desta forma, algumas novas tecnologias foram introduzidas no mercado e serão apresentadas a seguir.

SISTEMA SCR

O Sistema SCR (Selective Catalytic Reduction - Sistema de Redução Catalítica) é composto basicamente de um catalisador. Para este sistema temos a necessidade de fluido composto de 32,5% de ureia de alta pureza e 67,5% de água desmineralizada, denominado no Brasil como Arla 32 (Agente Redutor Líquido de Óxido de Nitrogênio Automotivo).

Esta substância é injetada (na condição de pulverização), onde, ao misturar-se com os gases de escape da combustão no escapamento, forma amônia + óxido de nitrogênio (NH3 + NOx) antes da passagem pelo catalisador.

Após a passagem pelo catalisador, existe a formação de nitrogênio (N2) e Vapor de Água (H2O), mais gases de exaustão dentro dos limites estabelecidos.

O Sistema SCR é composto, basicamente de um catalisador (que possui também a função de silencioso para o sistema), uma bomba de alimentação de Arla 32, um tanque, um injetor de Arla 32, um sensor de temperatura (instalado antes da passagem dos gases pelo catalisador) e um sensor de NOx (instalado logo após a passagem dos gases pelo catalisador).

Basicamente, todo o controle do Sistema SCR e do motor diesel é realizado por um sistema de gerenciamento eletrônico (ECU).

SISTEMA EGR

O Sistema EGR (Exhaust Gas Recirculation - Recirculação dos Gases de Escape) consiste na tecnologia de requeima de parte dos gases de escape, de modo que estes gases, misturados ao ar de admissão, farão parte do ciclo de admissão do próximo cilindro que entrará em operação.

Esta recirculação faz com que a queima tenha uma temperatura menor de combustão e exista menor quantidade de oxigênio, resultando em menor quantidade de óxido de nitrogênio (NOx).

O gerenciamento e o controle dos particulados são feitos através do controle da queima de combustível (quantidade de combustível injetada). Para este modelo de controle de emissões, temos dois modelos muito utilizados pelo mercado que são o cEGR e o iEGR.

cEGR

O Sistema cEGR (Cooled Exhaust Gas Recirculation - Recirculação dos Gases de Escape Resfriado) consiste na tecnologia de requeima de parte dos gases de escape. Porém, neste modelo, os gases passam por um processo de resfriamento (em geral, resfriado pelo próprio líquido de arrefecimento do motor, onde a troca de calor é feita através de um radiador especial para a aplicação) para posteriormente entrar na requeima do cilindro.

Todos os gases de escape possuem fluxo controlado por um sistema eletrônico e através de uma válvula tipo borboleta, faz a liberação dos gases para o ambiente ou permite que os mesmos sejam direcionados para a admissão do próximo ciclo. Este sistema é instalado, em geral, junto ao bloco do motor.

iEGR

O Sistema iEGR (Internal Exhaust Gas Recirculation - Recirculação dos Gases de Escape Interno) consiste na tecnologia de requeima de parte dos gases de escape, misturados ao ar de admissão, porém, neste modelo, existe uma via interna, no próprio bloco do motor, ou seja, não existe nenhum tipo de resfriamento antes da chegada no ciclo de admissão do próximo cilindro.

Este é considerado o modelo mais simples para controle de emissões de gases de escape. Externamente, não é possível diferenciar o motor sem controle de emissões e com iEGR.

No mercado atual, existem máquinas com motores com injeção mecânica (com bombas injetoras) e máquinas com motores eletrônicos que utilizam esta tecnologia (motores mecânicos atendem até a potência aproximada de 130cv).

De cima para baixo: Processo Catalítico; Catalisador SCR com Injetor de Arla 32; Injetor de Arla 32 (em destaque); Tanque de Arla 32 e Bomba de Alimentação de Arla 32
De cima para baixo: Processo Catalítico; Catalisador SCR com Injetor de Arla 32; Injetor de Arla 32 (em destaque); Tanque de Arla 32 e Bomba de Alimentação de Arla 32
As tecnologias existentes no mercado nacional oferecem diferentes vantagens, porém, os motores eletrônicos com sistema SCR oferecem diferencial em economia e durabilidade
As tecnologias existentes no mercado nacional oferecem diferentes vantagens, porém, os motores eletrônicos com sistema SCR oferecem diferencial em economia e durabilidade

PONTOS IMPORTANTES ENTRE SCR E CEGR

Entre máquinas de maior potência, podemos estabelecer o comparativo entre o Sistema SCR e o cEGR.

As máquinas com Sistema cEGR (sistema instalado diretamente no motor) destacam-se por ter um sistema sem itens adicionais ao motor na instalação e sem a necessidade do uso do Arla 32. Entretanto, as máquinas com Sistema SCR destacam-se por promover economia de combustível, pois toda a operação para controle das emissões nos gases de escape sob responsabilidade do sistema SCR, com um consumo de Arla 32 entre 3% e 5% (em relação ao consumo de combustível), permite o motor trabalhar com poucas alterações de configuração.

PONTOS IMPORTANTES ENTRE MOTORES MECÂNICOS E ELETRÔNICOS COM IEGR

Entre máquinas de menor potência, podemos estabelecer o comparativo entre os motores com injeção mecânica e motores com injeção eletrônica (ambos com sistema iEGR).

As máquinas com motores mecânicos com iEGR destacam-se pelo menor custo de aquisição e manutenção simplificada, enquanto máquinas com motores eletrônicos com iEGR destacam-se por serem mais econômicas (consumo de combustível em até 8% em média, menor, quando comparado aos motores mecânicos com iEGR), agilidade da resposta em operação e direcionamento para auxílio de manutenção (orientação e aviso para as manutenções preventivas e alarmes para manutenções corretivas).

Modelo Básico de Sistema EGR
Modelo Básico de Sistema EGR
Sistema cEGR (em destaque)
Sistema cEGR (em destaque)

As tecnologias existentes no mercado nacional oferecem diferentes vantagens, porém, os motores eletrônicos com sistema SCR oferecem diferencial em economia e durabilidade comparados ao sistema que eliminam o uso do Arla 32 (cEGR).

Já os motores eletrônicos iEGR possuem versatilidade operacional quando para manutenção em relação aos motores mecânicos.

 

Tabela 1 - Limites máximos de emissão para motores de máquinas agrícolas e rodoviárias (Proconve MAR-I)
Tabela 1 - Limites máximos de emissão para motores de máquinas agrícolas e rodoviárias (Proconve MAR-I)

 

André Rocha, AGCO   

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