Motores para máquinas
Teemu Hautamäki (a la izquierda) y Pekka Karjalainen
La estrecha colaboración entre John Deere Forestry y la fábrica de motores de John Deere da como resultado el mejor motor del mercado de máquinas forestales.
John Deere tiene una clara ventaja sobre otros fabricantes de máquinas forestales: su propia fábrica de motores. La estrecha colaboración ofrece excelentes oportunidades para optimizar motores que sean específicamente para máquinas forestales. Los requisitos para un motor de máquina forestal se tienen en cuenta ya en la fase de diseño, y no hay necesidad de compromisos con respecto al rendimiento.
JDPS (John Deere Power Systems) fabrica motores para más de 700 fabricantes de equipos de todo el mundo y que producen máquinas de movimiento de tierras, máquinas marítimas, agrícolas y forestales, compresores, generadores, bombas de irrigación y vehículos propulsados por gas natural. John Deere ha diseñado y producido más de 5 millones de motores diesel desde 1949. Las máquinas forestales establecen los requisitos más altos para el rendimiento del motor. Los cambios de carga en una máquina forestal son muy rápidos y el motor debe funcionar sin problemas con numerosos otros sistemas y componentes, como el tren de fuerza, el brazo de grúa y el cabezal procesador.
La colaboración entre John Deere Forestry y Power Systems comienza con la especificación de los requisitos del motor: por ejemplo, el mejor rendimiento posible y economía de combustible en todos los rangos de r.p.m. “Los requisitos de una máquina forestal presentan un gran reto. Nuestros ingenieros de calibración tienen que encontrar la mejor economía de combustible sin comprometer la respuesta transitoria. Gracias a nuestra cooperación tenemos una mejor comprensión de cómo funcionan las máquinas. Con fundamento en este conocimiento, desarrollamos una estrategia de calibración que es única para las máquinas forestales y que hoy día se aplica a todas las plataformas de motores forestales John Deere - desde motores de 4,5 a 9 litros. Más allá de esto, hemos mejorado nuestros métodos de prueba para la respuesta transitoria, algo que ahora estamos aprovechando también para otras calibraciones”, explica Stefanie Dieringer, JDPS, equipo de Rendimiento y Calibración.
De la mesa de diseño a la prueba
El desarrollo de un nuevo motor es un proceso que a menudo lleva varios años. El establecimiento de los objetivos es seguido por la fase de diseño, y luego por pruebas meticulosas de largo plazo para componentes y sistemas. Por ejemplo, el desarrollo de los motores Fase IIIb/IT 4 se inició con las primeras máquinas concepto ya en 2008, cuando se fijó el año 2013 como objetivo para el lanzamiento de la producción en serie.
Los prototipos del motor se programan de acuerdo con el calendario del proyecto para los nuevos modelos de máquinas, y John Deere Forestry continúa las pruebas por su parte, tanto en el laboratorio como en condiciones reales de campo. Para las condiciones de prueba estandarizadas, John Deere tiene dos instalaciones de pruebas termodinámicas, cuya temperatura puede mantenerse estable eliminando el calor producido por el motor. Las instalaciones de ensayo, situadas en Tampere, permiten realizar pruebas exhaustivas para garantizar que se alcancen los requisitos de rendimiento establecidos para el motor en la fase inicial del proyecto. La prueba final se realiza en el bosque.
Teemu Hautamäki ha dirigido el equipo de pruebas de motores durante cinco años. Pekka Karjalainen, ingeniero jefe de diseño, es responsable de transmitir las metas establecidas por John Deere Forestry para un motor específico a la unidad de desarrollo de productos de la fábrica de motores. “Entre la fábrica de motores y desarrollo de productos de máquinas forestales hay un flujo continuo de información. Esta colaboración permite identificar problemas y fallos con bastante antelación al lanzamiento del producto. Las pruebas de desempeño y consumo de combustible de JDPS proporcionan buenos datos de entrada ya en la fase inicial del proyecto del motor. Y cuando es necesario, el control del motor es afinado y probado, lo que resulta en un paquete funcional en el que todos los sistemas funcionan bien juntos”, resume Teemu Hautamäki.
La colaboración da como resultado calidad superior
El par de los motores Fase IV/FT4 de John Deere sigue siendo bueno incluso a bajas r.p.m., el nivel de ruido del motor es bajo, el rendimiento ha aumentado, mientras que el consumo de combustible ha disminuido y que en los modelos grandes de procesadoras llega hasta un 10% en comparación con la Fase IIIb/IT4.
Los requisitos de emisiones de la Fase IV/FT4 requieren la adopción de una reducción catalítica selectiva (SCR) y un sistema de urea, además del catalizador de oxidación diesel (DOC) y el filtro de partículas diesel (DPF) previamente usado. Todos los componentes necesarios han sido colocados dentro de las estructuras de la máquina, por lo que no inhiben la visibilidad ni obstaculizan el rendimiento del trabajo.
No obstante, la vista ya está puesta en el futuro. El próximo nivel de emisiones de la Fase V para motores de 130 a 560 kW entrará en vigor en 2019. Los clientes de John Deere pueden dormir tranquilos, sabiendo que la tecnología para cumplir incluso requisitos futuros ya existe en la fábrica de motores de Deere.
Las primeras regulaciones para nuevos motores diesel de campotraviesa de más de 37 kW (50 CV) comenzaron en 1996 cuando John Deere lanzó PowerTech™, una nueva generación de motores que cumplían con las normas de emisiones Tier 1/Fase I. Desde entonces, se han desarrollado varios niveles y etapas para cumplir con las regulaciones más estrictas.
Regulaciones de emisiones de EPA (Agencia de Protección del Medio Ambiente en EEUU) y de UE fuera de viales públicos: 37 – 560 kW (50 – 750 hp).
TEXTO & FOTOS: TERO IKÄHEIMONEN, In The Forest 1/2017