líquido de escape diésel

El fluido de escape diésel ( DEF ; también conocido como AUS 32 y a veces comercializado como AdBlue ^{[ 3 ]} ) es un líquido que se utiliza para reducir la cantidad de contaminación atmosférica generada por un motor diésel. Específicamente, el DEF es una solución acuosa de urea compuesta por un 32,5 % de urea y un 67,5 % de agua desionizada . El DEF se consume en una reducción catalítica selectiva (SCR) que disminuye la concentración de óxidos de nitrógeno ( NOx)._x )en lasde escape diéselde unmotor diésel.^[4]

En la norma internacional que define el DEF ( ISO 22241), se le denomina AUS 32 (solución acuosa de urea al 32%). ^{[ 5 ]} El DEF también se vende como AdBlue, una marca registrada de la Asociación Alemana de la Industria Automotriz .

Varias marcas de sistemas SCR utilizan DEF: BlueHDI es utilizado por vehículos del Grupo PSA , incluyendo las marcas Peugeot , Citroën y DS Automobiles ; BlueTec por Daimler AG ; y FLENDS (Final Low Emission New Diesel System) por UD Trucks . Blue Sky DEF es fabricado y distribuido para la venta al por menor por Prime Lubes, Inc. ^{[ 6 ]}

Los motores diésel suelen funcionar con una relación aire-combustible pobre (relación sobreestequiométrica ) para asegurar la combustión completa del hollín y evitar que expulsen combustible sin quemar. El exceso de aire genera NO_x , que soncontaminantes, del nitrógeno en la atmósfera. El SCR se utiliza para reducir la cantidad deNO_x liberado a la atmósfera. El DEF de un tanque separado se inyecta en el conducto de escape, y el calor de los gases de escape lo descompone en amoníaco. Dentro delcatalizador, elNO_x se reducen por elamoníacoenaguaynitrógeno, ambos no contaminantes. El agua y el nitrógeno se liberan luego a la atmósfera a través del escape. ^{[ 7 ]}

Nissan Diesel Corporation aplicó la tecnología SCR a los automóviles , y el primer producto práctico, el " Nissan Diesel Quon ", se presentó en 2004. Con la cooperación de la industria petrolera y química, se preparó una infraestructura de 1300 estaciones para el suministro de DEF en Japón para septiembre de 2005. ^{[ 8 ]}

En 2007, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) promulgó requisitos para reducir significativamente las emisiones contaminantes de los gases de escape. Para cumplir con esta normativa, Cummins y otros fabricantes de motores diésel desarrollaron un sistema de postratamiento que incluye el uso de un filtro de partículas diésel (DPF).

Dado que el filtro de partículas diésel (DPF) no funciona con diésel bajo en azufre, los motores diésel que cumplen con las normas de emisiones de la EPA de 2007 requieren diésel ultrabajo en azufre (ULSD) para evitar daños al DPF. Tras un breve período de transición, el diésel ULSD se generalizó en las gasolineras de Estados Unidos y Canadá. ^{[ 9 ]}

Las regulaciones de la EPA de 2007 estaban destinadas a ser una solución provisional para dar tiempo a los fabricantes a prepararse para las regulaciones más estrictas de la EPA de 2010, que redujeron el NO_x niveles aún más allá. ^{[ 10 ]} En 2008, las preocupaciones sobre el cumplimiento se trasladaron a la infraestructura para la distribución de DEF. ^{[ 11 ]}

La tasa de inyección de DEF en el escape depende del sistema de postratamiento específico, pero suele ser del 2 al 6 % del volumen de consumo de diésel. ^{[ 12 ]} Esta baja tasa de dosificación garantiza largos intervalos de recarga de fluido y minimiza el tamaño del depósito y su intrusión en el espacio del vehículo. Una unidad de control electrónico ajusta la adición de fluido de acuerdo con parámetros como el NO_{nivel x} en los gases de escape (antes del convertidor catalítico, después del convertidor catalítico y posiblemente entre convertidores catalíticos si hay más de uno), nivel actual de llenado de amoníaco, ^{[ 13 ]} temperatura y velocidad de funcionamiento del motor. ^{[ 14 ]}

DEF es una solución al 32,5% de urea, (NH₂ )₂ CO. Cuando se inyecta en lade gases de escape, el agua se evapora y la urea se descompone térmicamente ^{[ 15 ]} para formar amoníaco (NH .₃ ) yácido isociánico(HNCO):

(NUEVA HAMPSHIRE₂ )₂ CO→NH₃ + HNCO

El ácido isociánico reacciona con el vapor de agua y se hidroliza en dióxido de carbono y amoníaco:

HNCO + H₂O → CO₂ ₊ NH₃_​​₃

En resumen, hasta el momento:

(NUEVA HAMPSHIRE₂ )₂ CO+H₂ O→ 2NH ₃ +CO₂

El amoníaco, en presencia de oxígeno y un catalizador, reduce dos óxidos de nitrógeno diferentes: ^{[ 16 ]}

4  NO + 4 NH ₃ +O₂ → 4N ₂ + 6H ₂ O("SCR estándar") y

6 NO ₂ + 8NH ₃ → 7N ₂ + 12H ₂ O("NO₂SCR reducción catalítica selectiva")

NO + NO₂ + 2NH ₃ → 2N ₂ + 3H ₂ O("SCR rápido")

La reducción general de NO_x por urea es entonces:

2 (NH ₂ ) ₂ CO + 4 NO + O ₂ → 4 N ₂ + 4 H ₂ O + 2 CO ₂ y     

4 (NH ₂ ) ₂ CO + 6 NO ₂ → 7 N ₂ + 8 H    ₂ O+ 4CO₂y 

(NH ₂ ) ₂ CO + NO + NO ₂ → 2 N ₂ + 2 H ₂ O + CO ₂  

La proporción entre NO₂ y _NO determina qué reacciones tienen lugar y a qué velocidad. Las tasas de conversión más altas se alcanzan cuando hay cantidades iguales de NO₂ y NO, especialmente a temperaturas entre 200 ° C _y 350 °C. Si hay más NO que NO₂ , se producen secuencialmente la SCR rápida y la SCR estándar. Si hay más NO₂ que NO , se producen secuencialmente la SCR rápida y la SCR de NO₂ _{, sin} embargo, la SCR de NO₂ _{es más} lenta que la SCR estándar, y puede formarse nitrato de amonio y desactivar temporalmente el convertidor catalítico. ^{[ 17 ]}  

El DEF se congela a −11 °C (12 °F) . ^{[ 18 ] [ 19 ]} Para que el sistema de limpieza de gases de escape SCR funcione a bajas temperaturas, se debe derretir una cantidad suficiente de DEF congelado en el menor tiempo posible, preferiblemente en cuestión de minutos. Por ejemplo, los requisitos de emisiones de la EPA de 2010 exigen un flujo completo de refrigerante DEF en 70 minutos. ^{[ 20 ] [ 21 ]}  

En Europa, el Reglamento (CE) nº 692/2008 ^{[ 22 ]} especificaba en el Anexo XVI, punto 10, que el DEF de un depósito congelado a una temperatura central de −15 °C (5 °F) debe estar disponible en un plazo de 20 minutos al arrancar el motor a −15 °C (5 °F) .    

Normalmente, el DEF congelado se derrite por el calor del motor, por ejemplo, al pasar el refrigerante del motor por el depósito de DEF, regulado por una válvula termostática de control del refrigerante. Este método puede tardar bastante tiempo antes de que el sistema de limpieza de gases de escape SCR esté completamente operativo, a menudo hasta una hora. ^{[ 4 ]}

Otro método para descongelar el DEF (y así permitir el funcionamiento completo del SCR) consiste en integrar un calentador eléctrico en el tanque de DEF. Este calentador debe tener el tamaño, la posición y la potencia adecuados para derretir rápidamente suficiente DEF congelado. Preferiblemente, debería ser autorregulable para evitar el sobrecalentamiento si (parte de) el calentador se encuentra fuera del líquido. También debería ser autorregulable para eliminar cualquier sistema complejo de sensores y regulación de temperatura. Además, el calentador no debe superar los 50–60 °C (122–140 °F) , ya que el DEF comienza a descomponerse alrededor de los 60 °C (140 °F) . A menudo se utilizan calentadores PTC para lograr esto. ^{[ 23 ]}    

La solución de urea es transparente, no tóxica y segura de manipular. ^{[ 24 ]} Dado que la urea tiene un impacto corrosivo en metales como el aluminio, el DEF se almacena y transporta en contenedores especiales. ^{[ 25 ] [ 26 ]} Estos contenedores suelen ser de acero inoxidable. ^{[ 26 ]} Los sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) y los dispensadores de DEF de los vehículos están diseñados de manera que no haya un impacto corrosivo de la urea en ellos. ^{[ 25 ]} Se recomienda almacenar el DEF en un área fresca, seca y bien ventilada, alejada de la luz solar directa. Los volúmenes a granel de DEF son compatibles con el almacenamiento en contenedores de polietileno ( HDPE , XLPE ), plástico reforzado con fibra de vidrio ( FRP ) y tanques de acero. El DEF también se suele manipular en contenedores intermedios a granel para su almacenamiento y transporte.

El DEF se ofrece a los consumidores en diversas cantidades, desde contenedores para un solo uso o para pequeñas cantidades repetidas, hasta contenedores a granel para consumidores que requieren grandes cantidades de DEF. Desde 2013, muchas estaciones de servicio para camiones han instalado surtidores de DEF. Estos suelen estar junto a los surtidores de combustible para que el conductor pueda llenar ambos depósitos sin mover el camión. ^{[ 27 ]}

En Europa, cada vez más estaciones de servicio ofrecen dispensadores que bombean líquido de escape diésel (DEF) en lugar del método tradicional de usar envases de plástico desechables. Estos dispensadores suelen estar dirigidos a vehículos comerciales, pero ahora también están empezando a surgir como una solución para el creciente número de turismos que requieren DEF por volumen. ^{[ 28 ]}

En los aeropuertos, donde a veces se requiere DEF para los vehículos de servicio terrestre diésel, su etiquetado y almacenamiento deben gestionarse cuidadosamente para evitar el suministro accidental de DEF a los aviones a reacción en lugar del inhibidor de hielo del sistema de combustible , un error que ha sido responsable de múltiples incidentes de fallas de motor en vuelo y de inmovilización de aeronaves. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

• Prohibición de vehículos de combustión
• Carbón rodante
• Apilamiento húmedo , término que se utiliza cuando los motores diésel expulsan combustible sin quemar, ya sea de forma involuntaria o como parte de la combustión de carbón.

• ISO 22241-1:2019 Motores diésel — Agente reductor de NOx AUS 32 — Parte 1: Requisitos de calidad