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El nuevo motor para camiones pesados de Scania: tecnología al máximo nivel

por Prensa
  • El nuevo motor de Scania representa la vanguardia de la tecnología de motores de combustión interna para camiones comerciales pesados
  • Scania Opticruise con dos versiones, las nuevas G25CM y G33CM
  • La tecnología de postratamiento líder del sector está detrás de un notable ahorro de combustible
  • La filosofía de bajas revoluciones de Scania va más allá con una cadena cinemática integrada
  • Nuevo sistema de escape con flexibilidad en cuanto a posición y salidas
  • Posibilidad de uso de HVO para todas las potencias
  • Biodiesel FAME opcional para dos potencias
  • La suma de lo que los ingenieros de Scania han aprendido durante décadas se combina con lo último en gestión del motor, sistemas de postratamiento e ingeniería mecánica como CRB, además de Scania Opticruise de alta tecnología que funciona sin problemas

La nueva plataforma de motores de Scania ofrece más tiempo de actividad, mayor vida útil, menos mantenimiento y menor peso. Es el corazón de la nueva cadena cinemática que ofrece un ahorro de combustible de hasta un ocho por ciento en total. Todo esto puede parecer una contradicción, pero no lo es; se trata de un saber hacer y una determinación sin límites. Magnus Henrikson, Ingeniero Jefe de los motores en línea de Scania, nos guía a través de los detalles más delicados de las principales soluciones técnicas. Con cuatro motores diferentes y dos cajas de cambios Opticruise distintas para elegir, el mejor camión acaba de mejorar aún más.

«Desarrollar una nueva plataforma de motor de esta magnitud es una oportunidad única en la vida para la mayoría de los ingenieros de plataformas de motor», afirma Magnus Henrikson, Ingeniero jefe y la persona que ha dirigido el proceso de desarrollo de cinco años. «En el equipo se nos encomendó la tarea de desarrollar una plataforma de motores basada en la filosofía de bajas revoluciones de Scania, capaz de superar todas las normativas venideras y de enfrentarse con éxito a toda la competencia potencial durante el resto de esta década. En mi humilde opinión, hemos cumplido ese objetivo».

Muchas contribuciones  

Desarrollar una nueva plataforma de motor de combustión como ésta desde cero significa combinar muchos conocimientos existentes con nuevas formas de resolver las cosas. Algunos objetivos son un hecho, como el bajo peso, pero durante el proceso de desarrollo miles de decisiones menores o mayores contribuyen a dar forma al resultado final. Y los ingenieros de Scania tenían un sólido punto de referencia para empezar: la plataforma DLU existente de Scania ha demostrado sus capacidades en innumerables operaciones diarias de clientes en todo el mundo, y en cientos de pruebas exitosas de prensa.

«Sabíamos desde el principio que el doble árbol de levas en cabeza (DOHC) en combinación con la tecnología de culata de cuatro válvulas y el SCR sólo eran un requisito», dice Henrikson. «Con la solución DOHC en marcha, pudimos desarrollar el sistema opcional de freno de compresión hasta el nivel de rendimiento esperado. Y el control preciso de las válvulas de las levas en cabeza es también una necesidad para el avanzado sistema Scania Twin-SCR con doble dosificación de urea».

No se ha producido ningún traspaso de la gama anterior a la nueva; todo ha sido revisado. Todo tenía que encajar perfectamente desde el principio, con nuevos inyectores y una bomba de combustible optimizada. También el corazón mismo de un motor, el cigüeñal, tiene un peso y una resistencia optimizados para la eficiencia y la durabilidad; la nueva plataforma de Scania está diseñada y producida con la última tecnología y la vida técnica ha aumentado un 30 % en comparación con la generación anterior, a pesar de la disminución de los requisitos de mantenimiento.

La cilindrada es de 12,74 litros y la relación de compresión es de 23:1, lo que también significa que la admisión y el escape son de especial interés para estos motores de alto rendimiento. La «respiración» es vital para todo, desde la eficiencia hasta la potencia real. Los nuevos motores de Scania tienen entradas y salidas cuidadosamente ajustadas, que garantizan un buen flujo a través del motor. El propio turbo y la interfaz con el colector se han optimizado por las mismas razones. La presión máxima en el interior de los cilindros en su carrera de combustión es ahora de 250 bares, algo que, junto con los refinados inyectores, permite un aprovechamiento muy completo de la energía del combustible.

Scania Twin SCR marca la diferencia

Pero cuando se optimizan los motores de combustión interna para conseguir una mayor eficiencia del combustible y una mayor potencia, se corre el riesgo de tener problemas con las emisiones de NOx; las altas presiones y temperaturas de combustión podrían provocar niveles inaceptables de NOx. ¿Cómo resuelve Scania esta contradicción?

«Nuestro sistema Scania Twin SCR, presentado por primera vez en el nuevo V8 en 2020, se encarga de esto de forma muy eficaz», dice Henrikson. «Al inyectar una primera dosis de AdBlue en la posición cercana al turbocompresor, inmediatamente después de la mariposa del freno de escape, donde los gases de escape están todavía muy calientes, aumentamos drásticamente la eficiencia total del sistema de postratamiento. La segunda dosis se inyecta entonces en la posición habitual dentro del sistema de postratamiento. Pero para entonces la tarea es más fácil, ya que el nivel máximo de NOx ya se ha reducido. El filtro de partículas, situado entre los dos catalizadores SCR, se regenera sin necesidad de inyectar combustible adicional en el sistema de escape. En general, el sistema Scania Twin-SCR es una forma inteligente de aprovechar al máximo la energía del flujo de escape».

El nuevo sistema de postratamiento de gases de escape de Scania es muy compacto y puede montarse en tres posiciones estándar para mayor flexibilidad para los carroceros. Se puede pedir con diferentes direcciones de salida con menor velocidad de salida gracias a una mayor apertura, lo que reduce los problemas de polvo.

De hecho, podríamos decir que el sistema Scania Twin SCR es la razón más importante detrás del impresionante ahorro de combustible de los nuevos motores de Scania. Ha cambiado los límites de la energía del combustible que un motor de camión moderno, limpio y sostenible puede liberar sin sacrificar el cumplimiento de los aspectos legales de las emisiones de NOx.

En algunas operaciones, estos motores llegan a alcanzar un nivel de eficiencia térmica superior al 50 %, lo cual es destacable. El nuevo sistema de postratamiento es una solución muy compacta de un solo módulo y ofrece una mayor flexibilidad en cuanto a su posición y direcciones de salida. Los carroceros agradecerán esta posibilidad, ya que buscan espacio en los laterales de la carrocería.

«Creemos que el nuevo sistema de postratamiento con la solución Scania Twin SCR es de gran interés para nuestro sector», dice Henrikson. «Aporta una mayor eficiencia a los motores de combustión interna de Scania y garantiza que cumplen, o incluso superan, las legislaciones sobre emisiones actuales y previsibles futuras en todo el mundo».

Baja fricción y lubricación optimizada

Los motores modernos, como el nuevo Scania, utilizan aceites avanzados y ultrafinos de larga duración y sistemas auxiliares desconectables para reducir las pérdidas. Pero es igual de importante que el diseño de la base se cree teniendo en cuenta la menor fricción interna posible. En la nueva gama de motores, los ingenieros de Scania han utilizado toda su experiencia para reducir las pérdidas parásitas optimizando los sistemas que hacen que un motor funcione con suavidad y a temperaturas favorables:

«Todo está orientado a conseguir la menor fricción posible, con superficies pulidas y accesorios ajustados en el interior de los motores» dice Henrikson. «Y el sistema de refrigeración contribuye a una correcta refrigeración en los puntos adecuados y en el momento oportuno, lo que es esencial tanto para el rendimiento como para la durabilidad del motor. Al mantener la temperatura de funcionamiento en niveles óptimos, basados en el funcionamiento real, nos aseguramos de que nuestros motores funcionen exactamente como se espera, al tiempo que preservamos el tiempo de actividad, la robustez y la vida útil inigualable que forma parte de la oferta de Scania a nuestros clientes».

Rendimiento uniforme del freno motor

Los camiones Scania de larga distancia son conocidos desde hace tiempo por el sistema de frenado auxiliar Scania Retarder opcional. Sin embargo, la nueva gama de motores viene con el nuevo sistema de freno auxiliar de compresión (CRB) de Scania como opción. La tecnología CRB permite que muchas combinaciones de tractoras no necesitarán un ralentizador, siempre que la topografía no sea demasiado accidentada. Esto se aplica a muchas de las combinaciones que más destacan en las ventas y la base de clientes de Scania en Europa.

«Los ralentizadores seguirán siendo necesarios en las operaciones más duras con pesos de tonelaje bruto más elevados», dice Henrikson. «Y creo que muchos de nuestros clientes de Scania siguen queriendo tener uno en sus camiones, independientemente de su funcionamiento real. Añade márgenes de seguridad adicionales, menos mantenimiento y un mayor valor residual».

De hecho, un camión con el nuevo motor puede estar equipado con una combinación del freno de escape tradicional (válvula de mariposa en el colector de escape), el nuevo sistema CRB y un retarder (desembragable) R4700D, creando un sistema combinado de freno auxiliar con una capacidad extraordinaria para las operaciones más exigentes.

Menor número de revoluciones a velocidad crucero

La exitosa filosofía de bajas revoluciones de Scania es bien conocida en el sector del transporte. Un camión que pueda circular a poco más de 900 r/min consumirá, en la mayoría de las operaciones, menos combustible. Pero, la nueva gama Scania va más allá. La cadena cinemática se considera realmente una unidad integrada en la que el motor, el sistema de postratamiento, la caja de cambios y el eje motriz trabajan en equipo, supervisados por sistemas de gestión con capacidades de procesamiento únicas.

Para ello, Scania presenta ahora un nuevo eje trasero con opciones de engranaje rápido; el más largo es de 1,95:1. Sin embargo, el camión normalmente intentará funcionar en la 12a marcha, ya que es la marcha directa y ofrece las menores pérdidas de transmisión. La superdirecta (OD) sólo se activa cuando las condiciones son favorables. Esto también significa que el camión probablemente hará más cambios de marcha de lo que algunos conductores están acostumbrados, con el fin de optimizar el ahorro de combustible.

«La presentación del nuevo Scania Opticruise el año pasado nos abrió nuevas posibilidades», dice Henrikson. «Tiene una mayor amplitud, con una 12a marcha directa y, además, una superdirecta real, lo que significa que podemos bajar un poco más las revoluciones del motor a velocidad de crucero. En combinación con los engranajes rápidos del eje trasero, es posible ahorrar un 8 % de combustible».

El nuevo eje trasero del Scania R756 puede solicitarse con ocho relaciones diferentes; la versión más larga dará 1,95:1. Disponer de tantas marchas para elegir es una contribución vital para disminuir las revoluciones del motor en los camiones de larga distancia a velocidad de crucero, mientras que la mayor amplitud de la caja de cambios Scania Opticruise asegura la capacidad de arranque necesaria.

El primero de la nueva gama de ejes es el R756, eventualmente disponible con ocho opciones diferentes en cuanto a relaciones, la versión más larga de 1,95:1. Gracias a la gran desmultiplicación de las cajas de cambios G25 y G33, también permiten buena capacidad de arranque con estas marchas largas. Pero los factores operativos (como el peso medio del tonelaje bruto y el grado de inclinación de las carreteras) deben considerarse, por supuesto, a la hora de especificar el camión junto con Scania.

Tomas de fuerza flexibles para todo tipo de aplicaciones

La nueva gama de cadenas cinemáticas de Scania ofrecerá nueve soluciones de toma de fuerza (TDF), capaces de satisfacer todo tipo de demandas de los clientes, independientemente de la aplicación. Se caracterizan por su mayor rendimiento, la reducción de las pérdidas por fricción y su gran flexibilidad en cuanto a posibles interfaces. Se lubrican a través de un puerto en la caja de engranajes, lo que los hace adecuados para operaciones duras como las bombas hidráulicas.

Nuevas cajas de cambio Scania Opticruise; la primera presentada en 2020

El año pasado, Scania comenzó a introducir una nueva gama de cajas de cambios automatizadas que, con el tiempo, sustituirán a todas las soluciones automatizadas actuales de Scania Opticruise.

La G33CM fue el primer miembro de la nueva gama, y ahora se le une la G25CM, una versión destinada a operaciones ligeramente más livianas. Ambas se emparejarán con los nuevos motores Scania: con sus capacidades estelares, todas las cajas de cambios Scania Opticruise proporcionan una parte crucial del rendimiento total de la nueva cadena cinemática.

«Tanto la G25 como la G33 son indispensables para alcanzar los resultados que hemos logrado», dice Henrikson. «Las cajas de cambios Scania Opticruise son las que facilitan, gracias a su desmultiplicación, toda la configuración con el par del motor a bajas revoluciones y las relaciones largas de los ejes».

Las cajas de cambios manuales automatizadas bajo la denominación Scania Opticruise se presentaron por primera vez en la década de 1990. La última generación, primero representada por G33CM, es unos 60 kg más ligera que las cajas de cambios antiguas debido a las carcasas hechas completamente de aluminio y a unas dimensiones algo menores. Otro logro clave es la reducción del ruido, un requisito para cumplir las leyes.

La nueva gama de cajas de cambios de Scania consta ahora de dos versiones: G25 y G33. Cuentan con carcasas hechas totalmente de aluminio y unas dimensiones ligeramente inferiores, lo que supone una reducción de peso de 60 kg en comparación con los predecesores. Con una menor fricción interna y una mayor desmultiplicación, cumplen los requisitos de los motores de bajas revoluciones de Scania. Contribuyen a aumentar el ahorro de combustible al ser una parte verdaderamente integrada de la gestión global de la cadena cinemática.

Al igual que en la nueva gama de motores, los intervalos de cambio de aceite se han mejorado considerablemente, gracias a una mayor precisión y al uso de filtros de aceite más grandes y de alta calidad. La nueva gama de cajas de cambios Scania Opticruise ya ha llegado a los clientes y a los medios de comunicación. Durante sus primeros meses de servicio (otoño de 2020), se utilizó una G33CM en dos importantes pruebas comparativas contra la dura competencia. En ambas aprobó con nota y recibió muchos elogios por la rapidez del cambio de marchas y su transferencia de potencia casi sin fisuras.

La filosofía de bajas revoluciones y alto par de Scania: cómo funciona

Los Scania diésel modernos, como los de la nueva gama, ofrecen su par máximo a partir de unas pocas centenas de r/min por encima del ralentí, y la subida de par es muy rápida desde el ralentí. El enorme par motor también significa que estos motores tienen una resistencia extrema: siguen proporcionando el par y la propulsión necesarios sin esfuerzo a un número de revoluciones que los motores de generaciones anteriores habrían exigido hace mucho tiempo que se redujera la marcha para obtener un mayor número de revoluciones. ¿Cómo beneficia esto a los clientes de Scania?

La respuesta sencilla es que menos revoluciones significa también menos inyecciones de combustible (ya que un motor de cuatro tiempos necesita una inyección de combustible cada cuatro tiempos). Y cuando se combina la extraordinaria resistencia de los nuevos motores con la nueva caja de cambios, el nuevo sistema de postratamiento y los nuevos ejes traseros, se obtiene un excelente rendimiento de combustible, ya que todos ellos trabajan juntos y se controlan y gestionan electrónicamente en paralelo.

Esto significa que una combinación regular de tractora y remolque de más de 40 toneladas suele circular en la 12a marcha directa la mayor parte del tiempo cuando está cargada. Lo hace aprovechando: 1) el par del motor; 2) las bajas pérdidas de la transmisión en la marcha directa; y 3) el rápido engranaje en el eje trasero (posible gracias a la gran desmultiplicación total en las cajas de cambios Scania Opticruise). Y cuando el camión está poco cargado o descargado o va en ligera bajada, la filosofía de bajas revoluciones puede llevarse aún más lejos engranando la verdadera superdirecta (OD) por encima de la 12a marcha directa.

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