El fluido de escape diésel ( DEF ; también conocido como AUS 32 y comercializado como AdBlue [3] ) es un líquido que se utiliza para reducir la cantidad de contaminación del aire creada por un motor diésel. Específicamente, el DEF es una solución acuosa de urea hecha con un 32,5 % de urea y un 67,5 % de agua desionizada . El DEF se consume en una reducción catalítica selectiva (SCR) que reduce la concentración de óxidos de nitrógeno ( NO
incógnita) en las emisiones de escape diésel de un motor diésel . [4]
En la norma internacional que define el DEF ( ISO 22241), se lo menciona como 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 los vehículos del Grupo PSA , incluidas 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 minorista por Prime Lubes, Inc. [6]
Los motores diésel suelen funcionar con una mezcla pobre de aire y combustible ( relación sobreestequiométrica ) para garantizar la combustión completa del hollín y evitar que se agote el combustible no quemado. El exceso de aire genera NO
incógnita, que son contaminantes nocivos , del nitrógeno en la atmósfera. La SCR se utiliza para reducir la cantidad de NO
incógnitaliberado a la atmósfera. El DEF de un tanque separado se inyecta en el conducto de escape y el calor del escape lo descompone en amoníaco. Dentro del catalizador SCR , el NO
incógnitaEl amoniaco reduce los gases de escape a agua y nitrógeno , que no son contaminantes. El agua y el nitrógeno se liberan a la atmósfera a través de los gases de escape. [7]
Nissan Diesel Corporation aplicó el 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, en septiembre de 2005 se preparó una infraestructura de 1.300 estaciones para suministrar DEF en Japón. [8]
En 2007, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) promulgó requisitos para reducir significativamente las emisiones nocivas de los gases de escape. Para cumplir con esta norma, Cummins y otros fabricantes de motores diésel desarrollaron un sistema de postratamiento que incluye el uso de un filtro de partículas diésel (DPF).
Como el DPF no funciona con combustible diésel con bajo contenido de azufre, los motores diésel que cumplen con las normas de emisiones de la EPA de 2007 requieren combustible diésel con contenido ultrabajo de azufre (ULSD) para evitar daños al DPF. Después de un breve período de transición, el combustible ULSD se volvió común en los surtidores de combustible de los Estados Unidos y Canadá.
Las regulaciones de la EPA de 2007 tenían como objetivo ser una solución provisional para permitir que los fabricantes tuvieran tiempo de prepararse para las regulaciones más estrictas de la EPA de 2010, que redujeron los NO
incógnitaniveles aún más altos. [9] En 2008, las preocupaciones sobre el cumplimiento se trasladaron a la infraestructura para la distribución de DEF. [10]
La tasa de inyección de DEF en el escape depende del sistema de postratamiento específico, pero normalmente es del 2 al 6 % del volumen de consumo de diésel. Esta baja tasa de dosificación garantiza intervalos de recarga de líquido prolongados y minimiza el tamaño del tanque y la intrusión en el espacio del vehículo. Una unidad de control electrónico ajusta la adición de líquido de acuerdo con parámetros como el NO
incógnitanivel 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, [11] temperatura y velocidad de funcionamiento del motor. [ cita requerida ]
DEF es una solución de urea al 32,5% (NH
2)
2CO . Cuando se inyecta en la corriente de gas de escape caliente, el agua se evapora y la urea se descompone térmicamente [12] para formar amoníaco ( NH
3) y ácido isociánico (HNCO):
El ácido isociánico reacciona con el vapor de agua y se hidroliza a dióxido de carbono y amoníaco:
En general, hasta ahora:
El amoniaco, en presencia de oxígeno y un catalizador, reduce dos óxidos de nitrógeno diferentes: [13]
La reducción general de NO
incógnitapor urea es entonces:
La relación entre NO 2 y NO determina qué reacciones tienen lugar y con qué velocidad. Las mayores tasas de conversión se logran si hay cantidades iguales de NO 2 y NO , especialmente a temperaturas entre 200 °C y 350 °C. Si hay más NO que NO 2 , la SCR rápida y la SCR estándar tienen lugar secuencialmente. Si hay más NO 2 que NO , la SCR rápida y la SCR de NO 2 tienen lugar secuencialmente; sin embargo, la SCR de NO 2 es más lenta que la SCR estándar y se puede formar nitrato de amonio y desactivar temporalmente el convertidor catalítico. [14]
El DEF se congela a -11 °C (12 °F). [15] [16] Para que el sistema de limpieza de escape SCR funcione a bajas temperaturas, se debe fundir una cantidad suficiente de DEF congelado en el menor tiempo posible, preferiblemente en el orden de minutos. Por ejemplo, los requisitos de emisiones de la EPA de 2010 requieren un flujo completo de refrigerante DEF en 70 minutos. [17] [18]
En Europa, el Reglamento (CE) n.º 692/2008 [19] especifica en el anexo XVI, punto 10, que el DEF de un tanque 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).
Por lo general, el DEF congelado se derrite por el calor del motor, por ejemplo, el refrigerante del motor que pasa a través del tanque de DEF, controlado por una válvula de control de refrigerante termostática . Este método puede llevar un tiempo significativo antes de que el sistema de limpieza 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) es integrar un calentador eléctrico en el tanque de DEF. Este calentador debe tener el tamaño, la posición y la potencia adecuados para fundir rápidamente suficiente DEF congelado. Preferiblemente, debe ser autorregulable para no sobrecalentarse si (parte de) el calentador está fuera del líquido. También debe ser autorregulable para eliminar cualquier sensor complicado y sistemas de 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). Los calentadores PTC se utilizan a menudo para lograr esto.
La solución de urea es transparente, no tóxica y segura de manipular. [20] Dado que la urea tiene un impacto corrosivo en metales como el aluminio, el DEF se almacena y transporta en contenedores especiales. [21] [22] Estos contenedores suelen estar hechos de acero inoxidable. [22] Los sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) de los vehículos y los dispensadores de DEF están diseñados de manera que no haya un impacto corrosivo de la urea en ellos. [21] Se recomienda que el DEF se almacene en un área fresca, seca y bien ventilada que esté fuera de la luz solar directa. Los grandes volúmenes de DEF son compatibles para el almacenamiento dentro de contenedores de polietileno ( HDPE , XLPE ), plástico reforzado con fibra de vidrio ( FRP ) y tanques de acero. El DEF también se maneja a menudo en contenedores a granel intermedios para almacenamiento y envío.
El DEF se ofrece a los consumidores en una variedad de cantidades que van desde contenedores para un solo uso o uso repetido en pequeñas cantidades hasta graneleros para consumidores que requieren una gran cantidad de DEF. A partir de 2013, muchas paradas de camiones han agregado bombas de DEF. Estas suelen estar adyacentes a las bombas de combustible para que el conductor pueda llenar ambos tanques sin mover el camión.
En Europa, cada vez más estaciones de servicio ofrecen surtidores que bombean líquido de emisiones diésel en lugar del método tradicional de utilizar recipientes de plástico desechables de un solo uso. Estos surtidores con bomba suelen estar destinados a vehículos comerciales, pero ahora también están empezando a surgir como una solución para el creciente número de turismos que requieren DEF por volumen.
En los aeropuertos, donde a veces se puede requerir DEF para vehículos de servicio terrestre diésel, su etiquetado y almacenamiento se deben gestionar con cuidado para evitar dar servicio accidentalmente a aviones a reacción con DEF en lugar de inhibidor de formación de hielo del sistema de combustible , un error que ha sido atribuido a múltiples fallas de motor en vuelo e incidentes de puesta a tierra. [23] [24] [25]
En diciembre de 2021 [update], la escasez de DEF en Corea del Sur continuaba y causaba estragos en su economía. Como la mayor parte de la urea utilizada es suministrada por China, las importaciones se han desacelerado desde que China introdujo inspecciones obligatorias de las exportaciones de urea en septiembre. [26] Casi el 97% de las importaciones de urea de Corea del Sur procedieron de China entre enero y septiembre. En 2015, Corea del Sur había hecho obligatorio que los automóviles diésel utilizaran soluciones de urea para controlar las emisiones, una medida que ahora afecta al 40% de los vehículos registrados. Los vehículos diésel fabricados desde 2015 debían estar equipados con sistemas SCR. [27] El gobierno de Corea del Sur comenzó a racionar la solución de urea y prohibió su reventa, ya que las compras de pánico por parte de los conductores exacerbaron una escasez aguda que podría provocar la paralización del transporte y la industria. [28] Se envió un KC-330 Cygnus para importar líquido de escape diésel de Australia para aliviar la escasez de suministro del material clave utilizado en los vehículos diésel. [29]
A principios de diciembre de 2021, la Asociación Nacional de Transporte por Carretera de Australia también expresó su preocupación por la escasez de DEF en el país debido a la escasez de urea en China. [30] China limitó las exportaciones para proteger sus suministros internos y el aumento de los precios del DEF. A mediados de diciembre, quedaban aproximadamente 7 semanas de suministro de AdBlue en Australia. [31] El 14 de diciembre, la empresa australiana IOR declaró que construiría una nueva planta. [32]
3.1– Para la salud humana … El producto presenta una baja toxicidad y no se considera que pueda resultar nocivo para la salud. … 3.1.5. – Efectos a largo plazo: … La urea es una sustancia que aparece en el organismo a raíz de las proteínas durante el metabolismo, se elimina con la
orina
.