Filtros Antipartículas (DPF) y Catalizadores de Reducción Selectiva (SCR)

                Los gases del escape que descarga el motor contienen una mezcla componentes altamente nocivos para la salud humana y el medio ambiente. Los principales componentes tóxicos presentes en los humos de escape son: Monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NO_x) y óxidos de azufre (SO₂), así como hidrocarburos y aldehídos (HC) y material articulado del diesel (MPD). Debido a esta mezcla toxica del humo de escape, todos los motores Diesel están sometidos a las regulaciones de emisiones, donde se especifican los umbrales máximos de emisiones contaminantes permitidas en los gases de escape.

                Para cumplir las actuales normativas de reducción de partículas potencialmente contaminantes de la atmósfera, los fabricantes de automóviles  instalaron filtros antipartículas (DPF) que captan las partículas de hidrocarburos sin quemar (causantes de las humaredas que vemos salir de los tubos de escape al acelerar) que genera la combustión en los turbodiésel.

                Estos filtros están fabricados en carburo de silicio impregnado con platino y paladio en el que los canales están alternativamente abiertos y cerrados; el gas que entra en el filtro es forzado a circular por la particular geometría de las paredes sumamente porosas, donde deja las partículas de carbonilla, saliendo limpio.

 Figura 1: Filtro de partículas. Fuente: www.doctorchip.com

                Para impedir la saturación de partículas de este tipo de filtro, se eleva la temperatura de los gases de escape por medio de una post-inyección en la cámara de combustión, de forma automática, cuando se detecta que el filtro está al 20 o 30% de su capacidad, haciendo que los gases de escape lleguen con mayor temperatura al filtro, que provoca la oxidación de las partículas retenidas en él, gracias al oxígeno que todavía contienen, regenerando así el filtro de forma que no necesita mantenimiento.

                Ante la nueva normativa con unos umbrales de emisiones de partículas mucho más restrictivos, los fabricantes deben buscar nuevos sistemas para adaptarse a esta nueva regulación y conseguir un mayor respeto hacia el medioambiente sin disminuir el rendimiento de los motores.

                La actual norma Euro 5 permite emitir 180 mg/km de óxidos de nitrógeno[1], altamente perjudiciales para la salud y para el medio ambiente.  Por ello la nueva normativa Euro 6 restringe la cantidad de óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera en más de un 50% respecto a la Euro 5, dejándolo en 80 mg/km.

                Esta nueva situación propone nuevos retos a los fabricantes de automóviles que están empezando a implantar los Catalizadores de Reducción Selectiva (SCR) basados en el suministro de pequeñas dosis de una disolución de urea, para transformar los óxidos de nitrógeno, altamente contaminantes, mediante la reducción de NO_x a nitrógeno (gas inerte) y oxígeno, dos componentes inocuos.

 Figura 2: Esquema de un catalizador con filtro de partículas integrado. Fuente: www.mazda.es 

                Estos catalizadores  van instalados a continuación del filtro antipartículas (Figura 2). El proceso de reducción catalítica selectiva se basa en la reducción de los óxidos de nitrógeno (NO_x) con amoniaco (NH₃) en presencia de exceso de oxígeno (O₂) y un catalizador apropiado para transformarse en sustancias inocuas tales como el nitrógeno (N₂) y el agua (H₂O).

                El amoniaco necesario para la reducción se obtiene de una disolución de urea llamada Adblue (urea al 32,5%).

                Dentro de este tipo de catalizadores ocurren tres procesos (figura 3):

1.       Mediante una reacción química en la que la disolución de urea se hidrata, obtenemos el amoniaco que necesitamos para la siguiente transformación.

2.       El amoniaco obtenido se utiliza en la transformación (reducción) de los óxidos de nitrógeno para la obtención de Nitrógeno y Agua.

3.       El amoniaco sobrante se oxida (se quema) obteniéndose en el proceso nitrógeno y agua.

Figura 3: Reacciones químicas que ocurren en el proceso. Fuente: www.tallerdemecanica.com

                La adopción del uso combinado del filtro de partículas (DPF) y el catalizador de reducción selectiva (SCR) durante el proceso de salida de gases de escape, permite reducir las emisiones de gases contaminantes o altamente contaminantes en torno a un 80%, logrando así el doble objetivo marcado, el cumplimiento de los umbrales permitidos por la normativa aplicable, sin verse mermado el rendimiento del motor.

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[1] Óxidos de nitrógeno (NO_x): Se forman en procesos de combustión por dos vías: la oxidación del nitrógeno del aire a alta temperatura o por la oxidación de los compuestos de nitrógeno contenidos en los combustibles.

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Experiencia en el salón del Automóvil de Madrid 2008

                La intención era probar el Mercedes C320 CDI, pero al acercarnos a éste coche, nos quedamos impresionados por otro más  deportivo y potente. Con sólo ver su parte trasera sabíamos que teníamos que solicitar otra prueba muy diferente.

                Era el Mercedes C 63 AMG en color blanco. Lo primero que nos llamó la atención son sus cuatro salidas de escape cromadas, dos a cada lado, que te anuncian que no estás ante un Mercedes cualquiera. Lo segundo fue su paragolpes trasero, más abultado de lo normal, con una estética bastante más agresiva. Sobre el portón trasero encontramos un pequeño alerón que, además de resaltar la deportividad, también tiene funciones aerodinámicas a altas velocidades.

                Continuamos andando alrededor del coche y miramos su perfil lateral del que sobresalían sus enormes llantas opcionales de 19” y 5 radios con unos neumáticos 235/40 delante y 255/35 detrás. En las aletas delanteras pudimos leer la inscripción 6.3 AMG que nos dio otra pista sobre el coche con el que estábamos tratando. Junto a las ruedas delanteras y conformando la parte final y lateral del paragolpes, encontramos unas branquias que acentúan el carácter deportivo del modelo. Observamos también el ensanche de las aletas respecto a la versión normal para poder albergar el mayor ancho de vías al que se somete el bastidor.

                Finalmente, en el frontal, resalta la imponente estrella de Mercedes que preside la parrilla delantera. Debajo de ella hay tres tomas de aire, una para el radiador y dos (una a cada lado) para refrigerar los enormes discos de freno perforados y ventilados de 360mm delante y 330mm detrás, que a buen seguro no les faltará trabajo a nada que se circule por una bonita carretera de montaña. A ambos lados de la parrilla encontramos los grupos ópticos con potentes proyectores bixénon.

                Abrí la puerta del conductor. El corazón late con más fuerza y las manos empiezan a temblar, presintiendo lo que está por llegar. Nos sentamos en los bonitos asientos de cuero negro con reposacabezas integrados que recogen perfectamente el cuerpo y en los que es fácil encontrar la posición adecuada para conducir, incluso para conductores cercanos a los 2 m.

                Agarré el volante de cuero perforado que tiene un tacto muy bueno y está achatado en la parte de abajo. Detrás del volante encontramos las levas que podemos utilizar para cambiar de marcha pero que, durante la brevísima prueba, apenas nos dejaron tocar.

                Una vez ajustado  bien el asiento, el volante y medio colocamos los espejos, nos dispusimos a arrancar el motor. Las manos empiezan a temblar nuevamente  y se suda más de lo normal.

                Arrancamos y nos invade una melodía ronca al principio, pero que luego al ralentí apenas se oye. Colocamos la palanca de cambios en posición D y pisamos el acelerador despacito para salir poco a poco del Recinto Ferial Juan Carlos I. El motor a bajas revoluciones  apenas se oye y puede pasar por cualquier otro motor. Cuando salimos del recinto ferial, toca incorporarse al tráfico a la salida de una rotonda. Hundimos un poco el pie en el pedal del acelerador y nos inunda un sonido grave que sale de los escapes. ¡Era algo que no había escuchado nunca saliendo de un coche que estuviera en mis manos! y que hace que te enamores y quieras más y más.

                Después de cada parada, experimentábamos el empuje del motor a cualquiera que fuera su régimen, así como el sonido grave que hacía que la gente girase la cabeza queriendo saber de dónde salía ese formidable sonido.

                 Yo, que estoy acostumbrado a cambios manuales, noté un cierto retraso desde que pisaba el acelerador hasta que llegaba la potencia a las ruedas. Pero nada de eso empañó los apenas diez minutos de deleite en los que estuvimos frenando y acelerando y pasando de primera a segunda y, como mucho, a tercera.

                Cuando más estábamos disfrutando, tuvimos que volver a entrar al recinto ferial para aparcar el coche.

                De todos los coches que probamos aquel día en el Salón del Automóvil, ese es el que más tiempo ha permanecido y permanecerá en mi memoria.

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