Normativa europea sobre emisiones de motores (Fase V)

El pasado 29 de noviembre se celebró en Zaragoza la Jornada Técnica ‘Normativa europea sobre emisiones contaminantes de motores instalados en maquinaria móvil agrícola y de construcción’, que fue organizada por Anmopyc y Ansemat con el apoyo de Deutz Spain. Con esta jornada se pretendía dar a conocer las novedades que presenta el Reglamento (UE) 2016/1628 sobre emisiones de motores y analizar su repercusión tanto en los fabricantes de motores y de máquinas como en los usuarios finales. En el presente artículo se va a ofrecer un resumen de los principales temas que se trataron durante la jornada, en especial la comercialización de motores y máquinas con arreglo al Reglamento y las principales tecnologías y sistemas de pos-tratamiento de gases de escape que están utilizando los fabricantes de motores y de máquinas para cumplir los valores límite de emisiones de la Fase V.

El presente evento se dividió en dos partes. El primer bloque de ponencias se centró en los requisitos que establece la última normativa europea que regula las emisiones de escape de los motores destinados a máquinas agrícolas y de construcción, mientras que en el segundo se abordaron las soluciones tecnológicas necesarias para controlar los nuevos límites de emisiones.

Numerosos profesionales asistieron a la Jornada Técnica ‘Normativa europea sobre emisiones contaminantes de motores instalados en maquinaria móvil agrícola y de construcción’, organizada por Anmopyc y Ansemat.

Para el bloque normativo, me acompañaron el jefe del Área de Reglamentación y Homologación de Vehículos del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo, José Pablo Laguna, y el director técnico de Ansemat, Emilio Allué. Conjuntamente tratamos de explicar las disposiciones más relevantes del Reglamento (UE) 2016/1628 y las obligaciones que establece a fabricantes, importadores y distribuidores de motores y de máquinas.

A continuación, se va a tratar de clarificar cuáles son las principales novedades introducidas por el Reglamento (UE) 2016/1628, qué motores se pueden introducir en el mercado desde su entrada en vigor y cómo se puede comprobar la conformidad de motores y máquinas con dicho Reglamento.

Desde el 1 de enero de 2017, las emisiones de gases y partículas contaminantes que proceden de motores de combustión interna instalados en máquinas móviles no de carretera se encuentran reguladas por el Reglamento (UE) 2016/1628 del Parlamento Europeo y del Consejo, quedando derogada la Directiva 97/68/CE a partir de dicha fecha.

El presente Reglamento fija para todos los motores incluidos en su ámbito de aplicación, límites de emisión para gases y partículas contaminantes, así como requisitos administrativos y técnicos relativos a la homologación de tipo UE. Además, este Reglamento también establece determinadas obligaciones en relación con las máquinas móviles no de carretera en las que un motor de los incluidos en su ámbito de aplicación, esté siendo o haya sido instalado, en lo relativo a los límites de emisiones de gases y partículas contaminantes de dichos motores.

La Comisión Europea ha publicado tres reglamentos adicionales: el Reglamento Delegado (UE) 2017/654, el Reglamento Delegado (UE) 2017/655 y el Reglamento de Ejecución (UE) 2017/656. Estos tres Reglamentos tienen por objeto desarrollar o complementar los requisitos establecidos en el Reglamento (UE) 2016/1628 (procedimientos de vigilancia de las emisiones de gases contaminantes, modelos de determinados documentos que deben redactarse, procedimientos de ensayo de los motores que no cuentan con un sistema de pos-tratamiento, permitir el uso de determinados combustibles, etc.).

El Reglamento (UE) 2016/1628 introduce las siguientes novedades respecto a la Directiva 97/68/CE:

• Se cambia el enfoque normativo, pasando de una Directiva a un Reglamento que es directamente aplicable en todos los Estados miembros de la UE.
• Se extiende el ámbito de aplicación a motores de encendido por compresión con potencias menores de 19 kW y mayores de 560 kW y a motores de encendido por chispa con una potencia mayor de 19 kW.
• Se establece una única fase V para todos los motores incluidos en su ámbito de aplicación. No obstante, los valores límite de emisiones de escape dependerán de la categoría y del intervalo de potencia al que pertenezca el motor.
• Los nuevos límites de emisiones aplican a motores de combustible dual y a motores de un solo combustible alimentados por combustibles líquidos o gaseosos.
• Se da el mismo trato a los motores de régimen constante y variable.
• Se introduce un nuevo límite relativo al número de partículas emitido por motores de encendido por compresión con una potencia entre 19 y 560 kW.
• Se establecen nuevas obligaciones para importadores y distribuidores de motores, pero también para los fabricantes de máquinas móviles no de carretera.
• El esquema flexible de la Directiva 97/68/CE se sustituye por un periodo de transición.
• Se establece la vigilancia de las emisiones de los motores en servicio.

El Reglamento (UE) 2016/1628 define una nueva clasificación de los motores incluidos en su ámbito de aplicación a través de 10 categorías y de un número determinado de subcategorías en función del intervalo de potencia.

Para los motores instalados en máquinas móviles no de carretera utilizados en construcción y agricultura, las categorías de motores aplicables serían las siguientes:

• ‘Categoría NRE’: motores para máquinas móviles no de carretera destinadas y adecuadas para moverse o para ser movidas, por carretera o de otro modo, y que no estén incluidos en ninguna otra categoría del Reglamento. Dentro de esta categoría figurarían, por ejemplo, los motores de encendido por compresión y los motores de encendido por chispa con una potencia de referencia igual o superior a 56 kW.
• ‘Categoría NRG’: motores con una potencia igual o superior a 560 kW destinados exclusivamente al uso en grupos electrógenos.
• ‘Categoría NRSh’: motores de encendido por chispa con una potencia menor de 19 kW y destinados exclusivamente al uso en máquinas portátiles.
• ‘Categoría NRS’: motores encendido por chispa con una potencia menor de 56 kW y no incluidos en la categoría NRSh.

Las fechas aplicables para la introducción en el mercado de motores de fase V serán:

• El 1 de enero de 2019 para motores NRE de encendido por compresión con una potencia P < 56 kW, motores de encendido por compresión y por chispa con una potencia P ≥ 130 kW, motores NRG de encendido por compresión y por chispa con una potencia P > 560 kW, motores NRSh de encendido por chispa con una potencia P < 19 kW y motores NRS de encendido por chispa con una potencia P < 56 kW.
• El 1 de enero de 2020 para motores NRE de encendido por compresión y por chispa con una potencia en el intervalo 56 ≤ P < 130 kW.

A partir del 1 de enero de 2019 (1 de enero de 2020 para motores 56 kW ≤ P < 130kW) solo se podrán introducir en el mercado motores de fase V, a menos que se trate de un motor de transición o de sustitución o esté sujeto a una de las exenciones establecidas en el Reglamento.

La fecha límite para introducir en el mercado máquinas que lleven un motor que no sea de fase V, exceptuando los motores de transición, será el 31 de diciembre de 2018 para motores con P < 56 kW y ≥ 130 kW, y el 31 de diciembre de 2019 para motores con 56 kW ≤ P < 130 kW. Estas fechas también aplican a máquinas que lleven un ‘motor flexible’ o un ‘motor en liquidación’ que se haya comercializado con arreglo a la Directiva 97/68/CE.

En el Reglamento se ha eliminado el esquema de flexibilidad que se venía aplicando en la Directiva 97/68/CE. No obstante, se incluye un nuevo esquema de transición que permite, durante un periodo de tiempo limitado, la introducción en el mercado de motores de transición y de las máquinas en las que se instalen.

A efectos del Reglamento, se considera como motor de transición a un motor fabricado antes de la fecha de introducción en el mercado de los motores de fase V y que cumple los límites de emisión aplicables más recientes o no estaba regulado en la UE.

El fabricante del motor dispone de un período de transición de 24 meses, después de la fecha establecida para la introducción en el mercado de los motores de la fase V, para poder liquidar su stock de motores.

A diferencia de la Directiva 97/68/CE, el nuevo Reglamento sí que establece una fecha límite tanto para la fabricación como para la introducción en el mercado de una máquina que lleve instalado un motor de transición. El fabricante de la máquina dispone de un periodo de 18 meses para fabricar la máquina en la que esté previsto instalar el motor de transición y de un periodo de 24 meses para introducir en el mercado la máquina, ambos a contar desde la pertinente fecha de aplicación de la fase V.

En el caso de los motores de la categoría NRE, el período de transición de 24 meses y el período de 18 meses para la fabricación de la máquina se ampliará en 12 meses más para los fabricantes de máquinas con una producción anual total inferior a 100 unidades de máquinas móviles no de carretera equipadas con motores de combustión interna. En el caso de los motores de la categoría NRE utilizados en grúas móviles, el período de transición de 24 meses y el período de 18 meses para la fabricación de la máquina se ampliará en 12 meses más.

En el marcado reglamentario de un motor de transición deberá figurar como información complementaria la fecha de fabricación (mes y año). En máquinas móviles no de carretera que tengan instalado un motor de transición, el fabricante deberá incluir la fecha de fabricación (mes y año) de la máquina como parte del marcado de la máquina. Este marcado puede estar incorporado con el marcado CE de la máquina o puede ser un marcado independiente.

El Reglamento continúa permitiendo a los fabricantes introducir en el mercado motores que se utilicen exclusivamente para sustituir un motor ya presente en el mercado e instalado en una máquina, pero a partir de ahora se establece un límite de tiempo. Cabe señalar que esta disposición no será aplicable a motores con una potencia menor de 19 kW.

Estos motores de sustitución deberán cumplir al menos con la misma fase de emisión del motor que se pretende sustituir (por ejemplo, no se puede sustituir un motor IIIB con un motor IIIA, sin embargo sí que puede reemplazarse por un motor IIIB ó IV).

Para motores de categoría NRE 19–560 kW, la introducción en el mercado de motores de sustitución estará limitada a 20 años después del final de la fase de emisiones pertinente. Para motores de categoría NRE con una potencia mayor de 560 kW, el límite de tiempo será de 20 años desde la fecha de aplicación de la fase V (es decir, finalizará el 31 de diciembre de 2038). El periodo de tiempo para motores de categoría NRS con potencias mayores de 19 kW e inferiores o iguales a 56 kW y grupos electrógenos NRG con potencia mayor de 560 kW será de 15 años (es decir, finalizará el 31 de diciembre de 2033).

Para este tipo de motores, el fabricante debe emitir una declaración de conformidad que tendrá que acompañar al motor de sustitución. Además, el marcado de los motores de sustitución deberá incluir la siguiente información complementaria:

• La mención ‘motor de sustitución’; y
• El código de transición: TR-RES para motores pertenecientes a una categoría equivalente a NRS cuya P ≥ 19 kW o a una categoría equivalente a NRG. TR-REE para motores pertenecientes a una categoría NRE, cuya 19 kW ≤ P ≤ 560 kW.

Las máquinas usadas procedentes de fuera de la UE que se comercialicen por primera vez en la UE tendrán que cumplir el Reglamento. Esto significa que el motor que lleve instalado deberá cumplir la fase V o estar sujeto a una exención o disposición transitoria.

En el caso de importar una máquina que ya fue comercializada por primera vez en la UE, el responsable deberá poder garantizar que dispone de las pruebas suficientes de ello y que el motor sigue cumpliendo los valores límite de emisiones que eran aplicables en la fecha de su primera comercialización.

Los motores que vayan a instalarse en máquinas destinadas a la exportación a terceros países, independientemente de su lugar de fabricación, no están sujetos a los límites de emisión del Reglamento. No obstante, a fin de distinguir tales motores de aquellos que están sujetos a los límites de emisión, en el marcado reglamentario del motor deberá incluirse una información complementaria consistente en el código de exención ‘EM-EXP’ y el texto ‘Motor no destinado a máquinas de la UE’.

El Reglamento excluye a los motores de máquinas estacionarias. A efectos del Reglamento se entiende por máquina estacionaria a “una máquina destinada a ser instalada de forma permanente en un lugar durante su primer uso y no destinada a moverse, por carretera ni en otro medio, salvo durante el envío desde el lugar de fabricación al lugar de su primera instalación”. Donde “instalada de forma permanente” significa “una máquina empernada o sujeta de otro modo a unos cimientos o con alguna clase de condicionante tal que no pueda retirarse sin emplear herramientas u otros equipos y que está destinada a funcionar en un único lugar en un edificio, estructura, planta o instalación”.

Por lo tanto, los motores instalados en grupos electrógenos ‘estacionarios’ quedarán excluidos del ámbito de aplicación del Reglamento.

Cuando un fabricante de máquinas no siga las instrucciones del fabricante del motor o modifique un motor durante su instalación en una máquina de manera que afecte negativamente al rendimiento del motor con respecto a sus emisiones de gases y partículas contaminantes, dicho fabricante será considerado fabricante del motor a los efectos del presente Reglamento y estará sujeto a las obligaciones pertinentes.

El marcado reglamentario del motor es la principal fuente de información para saber si un motor cumple los límites de emisiones aplicables. Asimismo, la información suplementaria permitirá conocer si un motor está sujeto a una exención o disposición transitoria (por ejemplo, motor de transición, motor de sustitución, motor ATEX).

En lo que respecta a la documentación requerida por el Reglamento a los fabricantes de motores, cabe señalar que la declaración de conformidad indicada en el mismo solo deberá acompañar al motor en casos especiales (por ejemplo, en motores de sustitución). Tampoco los certificados de homologación de tipo de los motores deben suministrarse obligatoriamente junto con el motor. No obstante, el marcado reglamentario del motor proporciona una referencia cruzada con el certificado pertinente (contraseña de homologación).

En la Declaración CE de conformidad de una máquina no debe incluirse la referencia del Reglamento (UE) 2016/1628. Tampoco el marcado CE indica que una máquina sea conforme con respecto a los límites de emisiones de escape del motor instalado.

Por lo tanto, para poder determinar si una máquina es conforme con el Reglamento (UE) 2016/1628, siempre será necesario comprobar si el marcado fijado sobre el motor cumple lo establecido para la fase V o los requisitos relativos a una disposición transitoria o exención.

Una máquina con un motor de transición debe estar marcada con el mes y año de fabricación de esa máquina. Esto permitirá verificar si la máquina fue fabricada durante el periodo de fabricación permitido.

Para finalizar este primer bloque centrado en normativa, desde el Ministerio se recordó que el Reglamento (UE) 2016/1628 establece la obligación de que las autoridades responsables de la vigilancia del mercado lleven a cabo inspecciones documentales y, cuando sea apropiado, inspecciones físicas y de laboratorio para verificar la conformidad de los motores. Asimismo, estas autoridades podrán exigir a los agentes económicos (fabricantes, importadores y distribuidores) que faciliten la documentación e información que se considere necesaria para ejercer sus funciones.

La segunda parte de la jornada se dedicó a analizar los sistemas para el tratamiento de los gases de escape que han desarrollado determinados fabricantes de motores y de maquinaria móvil para reducir de manera fiable las emisiones de gases y partículas contaminantes.

En primer lugar intervinieron Isidoro de la Flor y Alfredo Barrios, responsables de la dirección comercial y técnica respectivamente de Deutz Spain, subsidiaria del Grupo alemán Deutz AG en España, quienes examinaron la situación presente y futura del motor de combustión en el sector industrial y las diferentes soluciones técnicas aportadas por Deutz para el cumplimento de las normativas de emisiones, con especial énfasis en la próxima entrada en vigor de la Fase V y la estrategia futura de reducción de CO₂.

A continuación, participaron Paula Ruiz, ingeniera de Producto y Aplicaciones de Komatsu España, Iván Herranz, especialista de Producto de John Deere, y Juan María Marugán, especialista de Producto de New Holland Agriculture, quienes expusieron su experiencia como fabricantes de maquinaria y de motores en la transición hacia la nueva fase V de límites de emisiones.

A continuación se desgranan las principales soluciones que han adoptado estas empresas para dar respuesta al nivel de exigencia cada vez mayor de los valores límite de emisiones.

Durante la intervención de Deutz Spain, se trasladó a los asistentes una descripción detallada de las normativas que regulan las emisiones de los motores de combustión no de carretera existentes en el mundo, así como las perspectivas a corto y medio plazo dentro del contexto mundial. Además de la Unión Europea, EE UU y Canadá, otros mercados de exportación que cuentan también con una regulación de las emisiones de los motores son, por ejemplo, Japón, China, La India, Brasil o Australia.

El cumplimiento de la legislación en materia de emisiones ha supuesto un gran reto para los fabricantes de motores y de máquinas a lo largo de los últimos 20 años. En este sentido, Deutz mencionó con especial satisfacción su propuesta ‘Stage V certified’ y haber sido el primer fabricante de motores en el mundo en recibir una certificación estándar de emisiones EU Stage V para su motor TTCD6.1. Lograr una certificación tan temprana ha sido posible gracias al cumplimiento de su promesa ‘Stage V ready’, que le ha proporcionado una gran ventaja frente a otros fabricantes de motores dado que muchos de sus modelos no han necesitado de un rediseño para cumplir con la nueva Fase V, lo que ha supuesto también un gran beneficio para los fabricantes de máquinas.

Gran parte de la intervención se dedicó a dar una descripción técnica detallada de las soluciones aportadas por el grupo alemán Deutz para el inminente cumplimiento de la normativa EU Stage V, haciendo un especial énfasis en las implicaciones constructivas para los fabricantes de máquinas y en los beneficios que sus sistemas de pos-tratamiento de gases de escape (EAT-Exhaust Aftertreatment, de sus siglas en inglés) y su renovada y recientemente ampliada gama de motores suponían para los mismos gracias a su liderazgo tecnológico. Cabe destacar la oferta de soluciones de pos-tratamiento de gases de escape simples y compactas en la que han podido ofrecer un simple DOC (catalizador de oxidación diésel) en el pos-tratamiento de gases con las ventajas que comporta para el usuario final, sin necesidad de regeneración, y en la compacidad del motor en el caso de los fabricantes de máquinas.

Por último, Deutz comentó que, una vez desarrollado el producto necesario para cumplir la Fase V, está centrando su estrategia de producto en su camino hacia la neutralidad en las emisiones de CO₂ a través del desarrollo de accionamientos eléctricos, híbridos y la utilización de combustibles alternativos como el gas (LPG/CNG), el Bi-fuel, el hidrógeno y los combustibles sintéticos.

A continuación, Komatsu explicó cómo ha evolucionado la tecnología de post-tratamiento implantada en sus motores para poder cumplir las sucesivas fases de valores límite de emisiones hasta la actual Fase V.

Komatsu ha alcanzado uno de sus principales objetivos a corto plazo, ser respetuosos con el medio ambiente reduciendo al máximo las emisiones. Además, lo han hecho anticipándose a los plazos que impone la normativa, ya que la generación de motores de Fase IV ya cumplen los valores requeridos posteriormente en la Fase V.

Para conseguirlo, Komatsu ha implantado una tecnología de vanguardia que consta de cinco soluciones principales que se complementan para lograr el mismo final común, obtener un motor con un índice de emisiones muy próximo a cero en lo relativo a partículas y NO_x. Estos son: la recirculación de los gases de escape (EGR), la recirculación de los gases del cárter (KCCV), la utilización de un turbo de geometría variable (KVGT) y la utilización de un sistema de tratamiento de gases de escape compuesto por un filtro de partículas diésel (KDPF) y un sistema de reducción catalítica selectiva (SCR).

El siguiente fabricante en exponer las tecnologías que están aplicando para controlar las emisiones de sus motores fue John Deere. Para cada una de las fases de la normativa de emisiones han ofrecido soluciones de pos-tratamiento con el fin de maximizar el tiempo de disponibilidad del motor, reducir los gastos de utilización o facilitar su integración en la máquina.

John Deere lleva instalando filtros de partículas diesel (DPF) en sus motores desde la fase IIIB, por lo que cuenta con una amplia experiencia en el desarrollo y la integración de la tecnología DPF en sus máquinas, contando con más de 900 millones de horas de experiencia en condiciones reales en distintos lugares del mundo. La utilización de esta tecnología de pos-tratamiento en fases predecesoras beneficia a los fabricantes de máquinas que actualmente usan un motor John Deere con un DPF, ya que no van a tener que hacer modificaciones de diseño importantes en sus máquinas para poder instalar motores de Fase V.

Por último, New Holland describió las soluciones tecnológicas que el fabricante de motores FPT (ambas compañías pertenecen al grupo CNH Industrial), ha ido implementado para el post-tratamiento de los gases de escape de sus motores.

FPT se ha centrado en realizar una combustión del gasoil con un exceso de oxígeno para que se realice una buena combustión y no haya apenas generación de partículas de hollín. Esta estrategia les permite ofrecer motores compactos (no montan válvula EGR y no recirculan gases) y no montar filtros de partículas de regeneración activa (la combustión se realiza sin apenas emisión de partículas). FTP cuenta con el sistema Hi-e-SCR para neutralizar los NO_x generados durante la combustión. Este sistema inyecta urea en el torrente de gases de escape para transformarse en amoniaco y combinarse con los NO_x en el catalizador SCR de alta eficiencia antes de ser expulsados a la atmósfera.

La Asociación Española de Fabricantes Exportadores de Maquinaria para Construcción, Obras Públicas y Minería, Anmopyc, es un importante experto en el campo de la normativa industrial que regula, tanto a nivel europeo como internacional, la comercialización de equipamiento para construcción. Su Departamento Técnico posee un amplio conocimiento sobre la normativa vigente, lo que unido a su dilatada experiencia en labores de asesoramiento técnico, facilita notablemente a las empresas fabricantes y exportadoras de equipamiento para construcción el cumplimiento de sus respectivas obligaciones legales.

El Departamento Técnico de Anmopyc elabora unas fichas técnicas donde se trata de forma sencilla, clara y concisa aspectos específicos de la legislación relativa a la comercialización y utilización de equipamiento para construcción. Su objetivo consiste en proporcionar explicaciones y criterios sobre determinados conceptos y requisitos establecidos en la legislación con el fin de facilitar una interpretación y aplicación correcta y uniforme de los mismos.