Euro5, la limpieza cuesta dinero

En enero de 2016 se comenzó a implantar la normativa de homologaciones Euro4, que se había aprobado a principios de 2013 y que supuso todo un reto para la industria, dejando como daño colateral un buen número de motos en el camino. En este 2020 toma el relevo la Euro5, que es todavía más dura que su antecesora.

Pepe Burgaleta

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En realidad tanto la Euro4 como la Euro5 son normas que provienen del mismo reglamento, el 168/2013 de la Unión Europea aprobado en 2013. Cuando se implantó la primera había pasado toda una década desde la llegada de la Euro3, pero en el siguiente paso no ha habido que esperar tanto tiempo, las motos que se han presentado este otoño ya están adscritas a la nueva norma. Desde el 1 de enero de 2020 todas las motos que se homologuen tienen que cumplir la norma Euro5, y aunque hay un plazo, como ocurrió en la implantación de la Euro4, para que se sigan vendiendo motos Euro4, todos los fabricantes ya están lanzando sus nuevos modelos con las nuevas normas.

Los óxidos de nitrógeno forman partículas sólidas muy pequeñas

Básicamente la Euro5 lo que hace es reducir la cantidad de emisiones permitidas por las motos. En el pasado se limitaban tres contaminantes, el monóxido de carbono, provocado por la combustión incompleta del combustible, los hidrocarburos sin quemar, con el mismo origen, y los diferentes óxidos de nitrógeno, que forman partículas muy pequeñas que acaban entrando en las vías respiratorias. En la Euro5 los tres tienen que reducir su presencia en los gases de escape, el CO de 1.140 mg/km a 1.000 mg/km, los hidrocarburos de 170 mg/km a 100 mg/km y los óxidos de nitrógeno de 90 mg/km a 60 mg/km.

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Un nuevo problema

Los nuevos niveles plantean ya de por si, como puede observarse, reducciones porcentuales muy elevadas, pero además llega una nueva medición. En el pasado los hidrocarburos se contaban en general todos juntos, pero ahora se va a diferenciar el gas metano del resto. El problema es que éste forma aproximadamente el 19% del total del total de los hidrocarburos presentes en el gas de escape, y la mayoría son otros de cadena más larga, y por tanto más complicados de quemar por completo. Con la nueva norma estos últimos no podrán superar los 68 mg/kg.

En una combustión ideal, la cantidad de oxígeno es la adecuada para quemar el combustible

En un motor de gasolina estos contaminantes se producen por diferentes causas, algunas de ellas contrapuestas. Por una parte el CO y los hidrocarburos provienen de una defectuosa combustión. En principio, en una combustión ideal, la cantidad de oxígeno que entra en la cámara de combustión es la adecuada para quemar el combustible, esta proporción se denomina mezcla estequiométrica. En realidad es imposible ajustar tanto, así que cuando se diseña y se ajusta un motor se puede tender a que la mezcla sea rica, con más proporción de gasolina, o más pobre, al revés.

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Gasolina y oxígeno

Si no hay restricciones medioambientales, como puede ocurrir en las carreras, es mejor poner una mezcla algo rica, sobre todo en las aceleraciones, para que se queme todo el oxígeno que se haya podido introducir en la cámara de combustión, aunque sobre un poco de gasolina. No hay que abusar porque entonces el frente de llama de la combustión se ralentiza. Esto provoca que haya porciones de combustible que se queman sólo parcialmente, creando CO e hidrocarburos que se van por el escape.

La atmósfera está formada en su gran mayoría por nitrógeno

Los óxidos de nitrógeno se producen por la alta temperatura de la combustión en el interior de la cámara de combustión. La atmósfera de la que proviene el oxígeno necesario para quemar la gasolina está formada en su gran mayoría por nitrógeno, que también se introduce en la cámara de combustión y que durante la combustión reacciona con el oxígeno del propio aire, creando estos óxidos. La temperatura aumenta con mezclas pobres, de manera que se forman más proporción de NOx en estas condiciones. El resumen es que mezclas ricas dan más proporción de unos contaminantes y pobres de otros.

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Los catalizadores

La forma de reducirlos consiste en intercalar un catalizador en el tubo de escape que aproveche que el gas está muy caliente y sus componentes reaccionan con facilidad. La mayoría del gas de escape es CO2 que no reacciona, pero el oxígeno de los óxidos de nitrógeno se recombina quemando el CO para formar CO2 y los hidrocarburos que todavía están presentes en el gas de escape. En teoría todo sería perfecto, pero en realidad no lo es tanto, porque la vida nunca es ideal.

Lograr una mezcla estequiométrica en cualquier condición es imposible

Lograr una mezcla estequiométrica en cualquier condición es imposible, hay que acercarse a ella por arriba o por abajo, de manera que habrá demasiado oxígeno o poco en el conjunto. Si se intenta oxidar los componentes dando más proporción de oxígeno a los gases de escape, se corre el riesgo de crear más óxidos de nitrógeno, y si se empobrece, no hay oxígeno para quemar el CO y los hidrocarburos.

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Cuestión de espacio y dinero

Los catalizadores son caros, pesados y voluminosos, y tienen que trabajar muy calientes, ya que en estas condiciones son capaces de reorganizar casi todos los componentes y lograr porcentajes cercanos al 100% de conversión, pero a baja temperatura sencillamente no funcionan, y hasta pueden llegar a averiarse. Hay que tener en cuenta también en las motos que no pueden tener tamaños abusivos porque hay poco espacio. Hay que reducir el peso y el coste, y la longitud del escape está acotada por las propias dimensiones del vehículo.

Hay que atacar el problema en el comienzo

A veces actualmente la solución es multiplicar su número con menores dimensiones, pero es más costoso. La conclusión es que para lograr reducir las emisiones además de confiar en el catalizador que nos saque de apuros cuando las emisiones ya se han producido, hay que atacar el problema en el comienzo, es decir en su generación en la cámara de combustión, y eso es realmente complicado cuando hablamos de los niveles actuales de emisiones y prestaciones.

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Diagrama de distribución

Los motores de las motos modernas de serie han logrado un rendimiento envidiable, pasando en algunos casos de los 200 CV/l, y eso con todas las cortapisas a nivel de emisiones que existen, pero para ello tienen que incorporar tecnología y desarrollo. Un motor de alto rendimiento necesita un alto régimen de funcionamiento, y para conseguirlo es necesario que las válvulas de admisión y escape estén abiertas un largo periodo del giro del cigüeñal para que haya el suficiente tiempo para que entre y salga el gas.

En los avances y retrasos de aperturas de las válvulas sale gas fresco por el escape

El diseño del diagrama de distribución tiene que acomodarse para funcionar bien a altas vueltas, pero eso provoca que a bajo y medio régimen el gas de entrada y el de salida tengan demasiado tiempo de trasvase. En los avances y retrasos de aperturas de las válvulas sale gas fresco por el escape, que contiene hidrocarburos sin quemar. Como el tubo está muy caliente en el pasado se han integrado inyectores de aire para que estos hidrocarburos se quemaran, pero es una solución poco compatible con los catalizadores de tres vías, que necesitan un balance ajustado de los compuestos para que se recombine el oxígeno.

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Sistemas especiales

Los diferentes fabricantes han buscado soluciones de diversos tipos para intentar mantener las prestaciones, muchas veces combinando algunas de ellas. Una a la que hemos asistido es el aumento de la cilindrada. Motores más grandes necesitan menos régimen de giro para obtener la misma potencia y trabajan con diagramas de distribución menos radicales. Ahora las categorías de motos son algo mayores que en pasado, algo más que evidente.

Una solución es disponer de diferentes diagramas de distribución

Otro punto en el que se trabaja es en disponer de diferentes diagramas de distribución dependiendo del régimen. A bajas vueltas los periodos en los que las válvulas están abiertas son menores o su alzada se reduce, son los sistemas de distribución variable que han sido empleados en el pasado o en la actualidad por firmas como BMW, Ducati, Honda, Kawasaki, Suzuki o Yamaha en diversos tipos de motos. Sin embargo, el peso fundamental en la reducción de las emisiones viene de la mano del ajuste de los motores y de una ingente inversión en su desarrollo.

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El consumo de gasolina

Hay también una nueva espada de Damocles que ya va a aplicarse en breve al sector del automóvil, y es la cantidad de CO2 que puede emitir un vehículo. En las motos estas emisiones están en España penalizadas por el Impuesto de Matriculación, que grava los modelos dependiendo de la cantidad de ese compuesto que se emite.

En los coches van a estar penalizadas las emisiones a partir de 95 gr/km

En los coches las marcas van a estar penalizadas a partir de unas emisiones totales en sus vehículos mayores de 95 gr/km, que equivalen en motores de gasolina a unos cuatro litros a los 100 km. Esto significa que de todas las unidades que se vendan se hará la media, y cada gramo de CO2 de más va a salir por un pico. Actualmente las motos emiten más que esta cifra en la inmensa mayoría de los modelos, lo que puede representar una nueva amenaza si se amplía a las dos ruedas.

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Soluciones en todas direcciones

La implantación de la electrónica, más allá de la mejora de las prestaciones y de su control es fundamental para poder reducir las emisiones, como lo es ajustar al máximo todo el diseño de la admisión, cámara de combustión y escape. Ahora el motor se autoajusta en muchos parámetros quitando el control al conductor.

El sistema ajusta por su cuenta muchos factores

Los aceleradores electrónicos sólo abren la mariposa de admisión lo suficiente para que la mezcla sea la adecuada a la cantidad de aire que está entrando y a su velocidad, impidiendo que entre de más y se multipliquen los hidrocarburos en el escape. Los inyectores actúan igualmente suministrando el combustible justo en cada ocasión con una velocidad de procesamiento cada vez más rápida, y el encendido se regula dependiendo de múltiples factores y utilizando en motores de cámaras grandes varias bujías.

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La refrigeración líquida se extiende

Los tubos de escape han dejado de serlo, para convertirse en su zona media en una caja metálica que provee de espacio a los catalizadores. Un motor frío emite más contaminantes, y ahora la refrigeración líquida que permite regular la temperatura del motor y calentarlo antes se extiende incluso en segmentos en los que no era bienvenida. Cuando arrancas una moto el régimen de ralentí sube escandalosamente durante un tiempo para provocar un calentamiento más rápido del motor, mientras el termostato se mantiene cerrado para impedir la circulación del agua por el interior del motor.

Nadie quiere quitarle un caballo a sus nuevos modelos

Cada nueva norma aprieta más el lazo y exige más tecnología y más ajuste a las motos, porque nadie quiere quitarle un caballo a sus nuevos modelos en un mercado en el que la potencia máxima sigue siendo un gran argumento de ventas. En el caso de la Euro5, además no sólo se trata de reducir las emisiones tradicionales, sino que han entrado en liza los hidrocarburos de cadena, que hasta ahora estaban incluidos en la norma general. Esto exige un control mucho mayor de la combustión, y sobre todo tratar de impedir al máximo que salgan gases frescos por el escape, que son los que tienen moléculas más largas, que son más difíciles de descomponer posteriormente si no se cuenta con tiempo y espacio.

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Y en 2024 la Euro5

Y con toda la complicación e inversión que exige la reducción de lo que podemos considerar como las emisiones tradicionales, la Euro5 irá más allá dentro de cuatro años, porque en ella se seguirán apretando las tuercas a los fabricantes. Uno de los aspectos críticos es la reducción de ruido considerada. La exigencia ha sido tal, que los fabricantes han conseguido una prorroga en este tema, porque inicialmente estaba incluida en la primera remesa.

Se han popularizado escapes con válvulas de mariposa

Aún no se conoce cuál será el límite, inicialmente se planteaban una reducciones entre 2 dBA y 7 dBA, desde los actuales 77 dBA. Llegar a esos 70 dBA es realmente difícil, pero cualquier reducción será costosa. En este aspecto nos encontramos por una parte con que la escala de decibelios es logarítmica, es decir que conforme baja, cada vez la energía es mucho menor, y por otra que se plantean modificaciones en los ensayos. Actualmente se realizan a regímenes fijos que no son muy elevados. Los fabricantes han ideado sistemas con válvulas de mariposa en los tubos de escape que se mantienen cerradas en el régimen de ensayo reduciendo la sonoridad, y luego se abren para lograr más rendimiento, a costa también de mayor sonoridad.

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El espía en el interior

En 2024 se implantará también una segunda generación de sistemas OBD (on board diagnostics). ¿Qué es esto? Bueno, es algo a lo que ya nos hemos acostumbrado, el sistema que dirige esas lucecita amarilla en el cuadro en que aparece un motor y que se enciende cuando hay algún problema. Actualmente las motos tienen instalados los OBD1 de primera generación, que monitorizan algunos componentes relacionados con las emisiones, pero que no están calibrados para controlarlas, simplemente avisan sobre si alguno de ellos funciona mal.

Hay que multiplicar los sensores, con el coste y el espacio necesario

En 2024 habrá que instalar los OBD 2 que alertan al conductor cuando las emisiones son más altas del 50% para el que se ha diseñado el motor, detectando fallos eléctricos, químicos o mecánicos con sensores que controlan férreamente su voltaje. Estos nuevos sistemas plantean en las motos algunos problemas. El primero es la multiplicación de sensores, con el coste y el espacio necesario, el segundo el que hay diseñar algunos específicamente para el sector. El ejemplo típico es el que mide el fallo del encendido. Para un motor de régimen medio como el de un automóvil está actualmente controlado, pero en una moto que gira a 15.000 rpm es más difícil contar chispas con precisión.

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El futuro amenaza a los pequeños

La normativa Euro5 de 2020 y su ampliación en 2024 plantea problemas para las motos de las grandes marcas, pero muchos más para las de las pequeñas. Hay que tener en cuenta que las motos de baja cilindrada son también las que tienen menores emisiones. Las actuales normas hicieron desaparecer los motores de dos tiempos, pero en los de cuatro, sobre todo con sus prestaciones limitadas a 11 kW, las anteriores normas no planteaban grandes problemas. La Euro5 es otra cosa, y en un segmento tan sensible al precio, va a haber cambios. La refrigeración por aire de los motores basados en diseños muy veteranos, o la escasa implementación electrónica no van a tener probablemente cabida dentro de poco tiempo. Para poner en circulación una moto, incluso una pequeña, será necesaria una tecnología y una inversión en diseño y desarrollo sólo del alcance de los grandes fabricantes.

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