CONVERTIDOR CATALÍTICO O CATALIZADOR DE UN VEHÍCULO

CONVERTIDOR CATALÍTICO O CATALIZADOR DE UN VEHÍCULO

Luis Eduardo Gallegos Robalino

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo

gatoeduar21@hotmail.com

Resumen

     En el presente artículo se realizara un análisis de la importancia de utilización de un catalizador en un vehículo de automoción, en especial haciendo referencia al motor de combustión interna a gasolina. Se revisó la información disponible para poder establecer como ventaja directa la de menor porcentaje de emisiones contaminantes hacia el medio ambiente, menor consumo de combustible, teniendo como consecuencia una vida útil del motor de combustión interna más prolongada y mejor calidad de vida para los seres humanos. Además lo importante que es la utilización sistemas anticontaminantes en la industria automotriz para hacer que los autos sean cada vez más eficientes, menos contaminantes y los materiales empleados para la construcción de estos sistemas sean en su gran proporción reciclables y degradados correctamente.

Palabras clave: catalítico, combustión, lambda.

Abstract

This article is an analysis about of the importance of using a catalytic converter in an automotive vehicle, in particular with reference to the internal combustion engine on gasolina. We reviewed the available information in order to establish as a direct advantage the lowest percentage of pollutant emissions to the environment, reduced fuel consumption, resulting in a life of the internal combustion engine longer and better quality of life for human beings. In addition it is important that the anti-pollution systems use in the automotive industry to make the cars are becoming more efficient, less polluting and the materials used for the construction of these systems are in their large proportion recyclable and degraded correctly.

Keywords: Catalytic, burning, lambda.

1.  Introducción

     El incremento del número de vehículos que circulan en las ciudades del mundo ha sido calificado como la principal fuente de contaminación ambiental, por esta razón la industria automotriz está desarrollando nuevas tecnologías, entre las cuales incluyen sistemas de control de emisiones, con el principal objetivo de contribuir con la reducción de los efectos contaminantes producto de la combustión interna de los motores. Específicamente el control de emisiones contaminantes en los vehículos ha ido desarrollándose con el paso de los últimos años, cada país ha diseñado los métodos y normas para las pruebas de emisiones, dichas pruebas han sido creadas en base a otras ya existentes en países desarrollados como los pertenecientes a la Comunidad Europea así como también a los Estados Unidos. La manera de conocer los porcentajes de emisiones contaminantes específicamente de un vehículo que utiliza como combustible la gasolina, es por medio de los llamados analizadores de gases.

     Los sistemas de control de emisiones vehiculares son todas aquellas tecnologías que han sido desarrolladas para reducir el porcentaje de elementos contaminantes producidos por un motor de combustión interna en el proceso de combustión, la ubicación de estos sistemas en el motor o automóvil, depende de la función que vayan a cumplir; con esto se pretende reducir de forma significativa los elevados porcentajes de contaminación que produce un automóvil. Dentro de las nuevas tecnologías en control de emisiones contaminantes se destacan los siguientes sistemas:

• Sistema de ventilación positiva del Carter (PCV).
• Sistema cerrado de control evaporativo (Canister).
• Sistema de recirculación parcial de gases de escape (EGR).
• Sistema de inyección adicional de aire al ducto de escape.
• Sensor de oxigeno (Sonda Lambda).
• Convertidor catalítico.

     En el presente artículo se desarrollara un análisis específicamente sobre el convertidor catalítico de un motor a gasolina esto es: ubicación, funcionamiento, tipos y daños del convertidor catalítico.

[pic 1]                                                                      Figura 1: Convertidor Catalítico                                                                                                                                                               Fuente: www.mundochery.com, Vista de corte de un catalizador de tres vías”

     El catalizador es un sistema de anticontaminación post-tratamiento para los gases de escape, con el objeto de admitir gases de “poca estabilidad molecular que son dañinos para el ser humano y el medio ambiente, para convertirlos en productos de alta estabilidad molecular” [1] y con un porcentaje nulo de reactividad en condiciones normales de presión y temperatura.

     En los motores de combustión interna a gasolina el ciclo de depuración catalítica es comandado por la unidad de control electrónico (ECU). El sensor denominado sonda lambda transmite hacia la ECU señales correspondientes al contenido de oxígeno en los gases de escape, con esta información la unidad de control se encarga de mantener estable la mezcla aire combustible a una proporción lambda=1. En los sistemas de escape actuales se incorporan pre-catalizadores para que en el tiempo que necesita el catalizador principal para llegar a su temperatura óptima de funcionamiento, los gases contaminantes no tratados no sean evacuados hacia el medio ambiente. Estos pre-catalizadores se encuentran ubicados cerca del múltiple de escape, tiene dimensiones más pequeñas y por lo tanto alcanzan su temperatura óptima de funcionamiento más rápidamente.

     Las partes que constituyen un catalizador son una carcasa de acero inoxidable que contiene en su interior las sustancias catalizadoras. Sustancias químicamente activas, soportadas por un monolito (colmena cerámica) recubierta por una capa amortiguadora que la protege de golpes.

2. Desarrollo

2.1 Ubicación del Convertidor Catalítico

     Es un dispositivo que se encuentra instalado en el tubo de escape, a poca distancia del motor ya que en esta zona los gases mantienen una temperatura elevada. Esta energía calórica se transmite al catalizador y hace que eleve su temperatura, la temperatura óptima de funcionamiento de un catalizador se encuentra entre los (400 y 700) °C.

2.2 Funcionamiento del Convertidor Catalítico

     El convertidor catalítico o catalizador es el encargado de neutralizar los tres gases más dañinos que emite el motor de combustión interna en el proceso de combustión: “monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx) e hidrocarburos no combustionados (HC)” [2].

[pic 2]                                                                                         Figura 2: Corte de un convertidor catalítico y gases al ingreso y a la salida                                                                                                                                                                                                     Fuente: http://www.clubmazdavenezuela.com/index.php/, “Que es un catalizador o convertidor catalítico? Para qué sirve?”

     El funcionamiento de un catalizador se basa en reacciones químicas, que son oxidación y reducción. “Las reacciones de oxidación se catalizan por medio de platino paladio y la acción reductora mediante el rodio” [3]. Los gases de escape producidos en el motor en el tiempo de combustión antes de ser evacuados a la atmosfera atraviesan el catalizador,  estos gases contaminantes son depurados mediante un proceso de reacción química, para convertirse en sustancias inofensivas  y no afecten al medio ambiente tales como: Nitrógeno, Agua y Dióxido de Carbono. Los gases de escape son forzados a pasar al interior en un flujo turbulento, ya que de esta manera se produce un mejor contacto entre los gases contaminantes y el catalizador, “mejorando de esta manera las condiciones para una transferencia de masa y elevar la eficiencia de conversión.” [1]

     Para que un convertidor catalítico funcione adecuadamente se necesita que los componentes gaseosos que ingresan en este, sean teóricamente los productos de una combustión completa o dicho de otra forma lambda =1, ya que esto evitara que el catalizador se deteriore rápidamente.

2.3 Tipos de Convertidores Catalíticos

     La clasificación de los convertidores catalíticos en la industria automotriz se encuentra definida en función del número de vías que posee, dicho de otra manera del número de gases que tiene la capacidad de tratar, ya que dependiendo de esto se dispone los materiales preciosos en la celda cerámica y de esta manera la reacción química sea la adecuada y así disminuir los gases contaminantes. Dentro de esta clasificación se encuentran los siguientes:

• Una vía
• Dos vías
• Tres vías

2.3.1 Convertidor Catalítico de una vía

     Es el convertidor catalítico más sencillo y barato ya que cuenta con un catalizador de oxidación que actúa directamente  sobre el monóxido de carbono (CO), para convertirlo en (CO2)

[pic 3]                                                                                                                                                     Figura 3: Convertidor Catalítico de una vía                                                                                                                                                                                                    Fuente: Ing. María Gabriela Guevara Hidalgo, “Metodología de pruebas para la evaluación de convertidores catalíticos en motores a gasolina”,

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