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Tier 5: guida alla riduzione delle emissioni per le macchine mobili

29/04/2020 da HYDAC, pubblicato in TIER 5

Tier 5: guida alla riduzione delle emissioni per le macchine mobili

Posted by HYDAC on 29/04/2020

Nell’ampio settore dell’impiantistica, l’oleodinamica ha un ruolo rilevante e centrale per via delle sue caratteristiche uniche di densità e disponibilità di energia, nonché di precisione dei movimenti.

Al pari di altre tecnologie, anche l’oleodinamica sta evolvendo velocemente per adeguarsi alle nuove e sfidanti richieste industriali di efficienza produttiva ed energetica, di riduzione dei costi e di sostenibilità.

Per quel che riguarda le macchine mobili, un cambio di passo è stato dettato dalla normativa Tier 5 che ha chiamato in causa i costruttori di macchine mobili per ripensare all’architettura progettuale, a fronte di motori sempre più ingombranti.

Il regolamento europeo sulle emissioni (UE) 2016/1628 - Stage V, pubblicato il 16 settembre 2016, ha imposto limiti sulle emissioni applicabili alle macchine mobili in tutta Europa. Oggi che la sua entrata in vigore è consolidata, è fondamentale fare il punto della situazione e interrogarsi sul futuro. Nel panorama odierno emerge una nuova prospettiva, in cui le tecnologie per i motori a combustione dovranno ulteriormente evolvere per riuscire a competere con le propulsioni elettriche sia in termini prestazionali che di sostenibilità.

 

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In questo approfondimento ripercorriamo l'evoluzione della normativa delle emissioni, mettiamo in evidenza quali sono le sfide e quali le possibili soluzioni per i costruttori al fine di adeguare il proprio parco macchine alla direttiva.

Una panoramica sul Tier 5

Adeguamenti normativi

Ottimizzazione dei veicoli Tier 5: alcune soluzioni

Una panoramica sul Tier 5

L'evoluzione della normativa sulle emissioni di macchine mobili

Emissioni Tier 5

Era il 2006 quando il Tier  3 lanciava la prima consistente sfida alla riduzione delle emissioni: siamo arrivati al Tier 5, che con i forti vincoli restrittivi imposti, è stato in grado di ridurre l’impatto ambientale delle macchine mobili fino al 98% rispetto ai dati di inizio anni ’90.

Parliamo di Stage o Tier? I termini sono equivalenti entrambi si riferiscono alle normative sulle emissioni, "Stage" è usato in America mentre "Tier" fa riferimento alle legislazione europea.

Quali sono le principali innovazioni affrontate dalla normativa?

  • Obbligo di ricircolo dei gas esausti
  • Applicazione del filtro anti-particolato
  • Riduzione Catalitica Selettiva (SCR)

Leggi l'articolo di riepilogo sui cambiamenti della normativa negli anni >

 

Tier 5: gli obblighi e le sfide per gli OEM

tier5_obblighi_sfide

Il rispetto della normativa Tier 5 e il relativo adeguamento dei motori ha visto i costruttori di macchine mobili non stradali protagonisti di due azioni importanti: la riduzione dei consumi e la riduzione delle emissioni, al fine di limitare l’impatto ambientale.

Nell'articolo: "Tier 5: gli obblighi e le sfide per gli OEM", diamo uno sguardo agli obblighi imposti ai costruttori dei veicoli off road. Ad esempio, agli OEM non è più stato permesso di immettere sul mercato macchine che non fossero dotate di motori conformi ai requisiti Stage V, a meno che non rientrassero nella parte delle eccezioni consentite.

O ancora, quali sono le tre importanti sfide su cui concentrare gli sforzi progettuali?

  • Riduzione degli ingombri
  • Ottimizzazione dello scambio termico
  • Corretta filtrazione dell'olio

Adeguamenti normativi

Emissioni delle macchine mobili: quali gli elementi inquinanti?

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Anche i veicoli“off- road”, quindi fuori strada, devono contribuire a ridurre l'inquinamento dell'aria: i dati rilevano che nell’Unione Europea i motori delle macchine mobili non stradali (NRMM) sono responsabili all’incirca del 15% delle emissioni di ossido di azoto (NOx) e del 5% di particolato (PM). 

Dal gas di scarico di un motore diesel a combustione interna, vengono rilasciati in atmosfera: monossido di carbonio (CO), idrocarburi incombusti (HC), ossidi di azoto (NOx), particolato (PM). È utile ricordare che l’aria contiene azoto (N2), ossigeno (O2), anidride carbonica (CO2) e altri elementi in piccole quantità, mentre il gasolio contiene carbonio (C), idrogeno (H) e tracce di zolfo (S).

Questi cinque elementi si combinano chimicamente tra loro durante la combustione che, non essendo quasi mai completa, produce gas dannosi per l’ambiente e per l’uomo.

Nell'articolo "Emissioni delle macchine mobili: quali gli elementi inquinanti?" approfondiamo quali sono i valori limiti delle emissioni e le prossime scadenze imposte dalla normativa Tier 5.

 

Tier 5: ottimizzazione degli spazi e scambio termico 

Ottimizzazioni spazi Tier 5

L'adeguamento dei motori agli standard sulle emissioni ha richiesto un maggiore scambio termico: si tratta di un aumento di circa il 10% del calore da dissipare. Per arrivare a questo livello, il sottocofano delle macchine off-road dovrà far spazio ad accorgimenti come il Sistema di Riduzione Catalitica selettiva (SCR), con addizionale serbatoio dell’urea. Quindi, ottimizzare lo spazio diventa una pratica fondamentale.

Quali possibili misure possono essere adottate per ridurre gli ingombri della componentistica idraulica a fronte dei nuovi e più ingombranti motori Tier 5?

Attuare soluzioni efficaci ha significato sviluppare gruppi idraulici opportunamente progettati, che possono comandare molteplici funzioni macchina, armonizzando in unico manifold compatto idraulica ed elettronica: aspetti che hanno richiesto un elevato know-how tecnico e di co-progettazione.

Leggi l'articolo sulla tematica, dove approfondiamo le soluzioni in termini di: 

  • Ottimizzazione degli spazi #1: partiamo dal serbatoio
  • Ottimizzazione degli spazi #2: i sistemi integrati
  • Le tecnologie per la riduzione degli ingombri
  • Scambiatori compatti, modulari e integrati

    Ottimizzazione dei veicoli Tier 5: alcune soluzioni

 

Diesel PreCare: filtrazione evoluta per la cura del motore

Filtro-gasolio

I motori conformi al Tier 5 sono più sensibili agli sporcamenti dell'olio e quindi necessitano di elementi filtranti efficaci e all’avanguardia, che proteggano il combustibile da impurità, aria e acqua. Il carburante diesel è la fonte di energia del motore, ma svolge anche altri ruoli importanti: la refrigerazione, la lubrificazione e la pulizia. Per pulizia si intende il trasporto dei contaminanti al filtro del carburante, dove saranno catturati ed eliminati. La corretta filtrazione del gasolio è fondamentale per essere allineati  alla normativa Tier 5, ma quali sono i contaminanti più pericolosi per il gasolio?

  • Acqua
  • Depositi solidi e sporco
  • Inquinanti organici

Quali sono le soluzioni per pulire il diesel? Nell'articolo "Diesel Pre Care: filtrazione evoluta per la cura del motore"  parliamo della linea Diesel PreCare di HYDAC in cui rientrano diversi componenti sviluppati per filtrare efficientemente il diesel, contrastare il fenomeno Diesel Pest ed eliminare la presenza di acqua; vediamo anche come sia necessario adottare gli idonei sistemi filtranti e di separazione delle particelle

 

Cooler Filter Tank e CMS: più performance e meno ingombro

Cooler Filter Tank

Oggi la scelta del sistema di raffreddamento non si lega più alla sola necessità di dissipazione del calore, infatti nuovi fattori rientrano nel processo  valutazione del costruttore. A fronte delle recenti normative (Tier 5 o Stage V) si richiede nella fase di progettazione delle macchine adeguare gli spazi per dotare la macchina di motori più ingombranti. Non solo, anche la corretta gestione degli ingombri è divenuta un’importante variabile in fase di valutazione dell’acquisto di uno scambiatore.

Leggi l'articolo dedicato ai sistemi combinati e dello scambiatore di calore combinato pensati per rispondere a queste esigenze:

  • sistemi integrati Cooler Filter Tank di HYDAC, che integrano ed ottimizzano con il minimo ingombro due funzioni fondamentali per il sistema macchina quali lo scambio termico e la filtrazione.
  • la gamma CMS di scambiatori combinati, veri e propri sistemi modulari che possono arrivare a integrare fino a quattro funzioni di scambio termico in un unico componente: olio idraulico, aria (CAC), acqua, fluido climatizzatore (RAD). 

Tank Optimization e serbatoi compatti: vantaggi e ottimizzazione


Tank OptimizationUna delle sfide poste dal Tier 5, come abbiamo spiegato, è la riduzione degli ingombri: ottimizzarli è possibile. Come? Attraverso l’impiego di serbatoi compatti che, a fronte di opportuni accorgimenti progettuali, riducono la presenza di aria e permettono una migliore areazione del serbatoio idraulico.

L’adozione di serbatoi oleodinamici compatti, ottimizzati attraverso il processo di Tank Optimization di HYDAC, è la soluzione che maggiormente risponde alla necessità di ridurre gli ingombri e che permette di ridurre l'olio idraulico nei serbatoi: ma di cosa si tratta?

La Tank Optimization consiste nella messa in atto di uno o più tool (simulazione, test in laboratorio, test sul campo e successiva progettazione) al fine di realizzare un sistema integrato filtro-serbatoio con elevate capacità di disareazione: un’unica e compatta soluzione tailor-made. Significa che l’intero dimensionamento del sistema filtro serbatoio può essere ottimizzato in modo personalizzato attraverso questo processo.

Leggi l'articolo completo per approfondire i vantaggi della Tank Optimization > 

 

Ridurre gli ingombri nei veicoli off road: un esempio di tank optimization di HYDAC

riduzione ingombri

Una grande sfida tecnica che gli addetti ai lavori sono chiamati a fronteggiare è la questione legata all'aria libera nei serbatoi, la quale all’interno del sistema idraulico causa diverse problematiche e cali di rendimento.

Una delle soluzioni messe in campo da HYDAC è lo sviluppo del filtro speciale RT: quali i benefici? In primis separa l’aria dall’olio e, se integrato nel processo di analisi e simulazioni computerizzate Tank Optimization, ottimizza radicalmente gli ingombri e permette di dimensionare il serbatoio.

Nell'articolo esplodiamo le tre caratteristiche tecniche del filtro speciale RT:

  • Direzione del flusso in-to-out
  • Effetto coalescenza
  • Geometria in-leT

Leggi l'articolo completo >

 

 

In conclusione, l'evoluzione della normativa riduzione emissioni ha portato i costruttori di macchine mobili non stradali ad affrontare sfide come la riduzione degli ingombri, l'ottimizzazione dello scambio termico e una corretta filtrazione dell'olio. Consolidate le soluzioni disponibili per tali attività, per i costruttori di macchine mobili è tempo di aprirsi a nuove sfide.

Una di queste è rappresentata dallo sviluppo di una motorizzazione sostenibile: nuove e vecchie tecnologie di propulsione si affacciano sul mercato come il gas naturale, l'ibrido, l'elettrico e l'idrogeno

Nello specifico, tra le caratteristiche tecniche che possono dare impulso alla diffusione della propulsione elettrica nei veicoli off-highway vi sono:

  • l’elevata efficienza ed integrabilità
  • la riduzione delle emissioni di CO2
  • una maggior efficienza energetica
  • l'integrazione con la digitalizzazione dei processi
  • l'incentivo all’innovazione e sostenibilità, sia del ciclo di vita dei prodotti che dei processi industriali.

 

Se vuoi approfondire il tema e indagare tutte le soluzioni per il Tier 5, clicca il bottone qui sotto, contatta i nostri esperti!

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