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El convertidor catalítico o catalizador como comúnmente se le conoce es un dispositivo que se encuentra conectado en la primera parte del tubo de escape de un vehículo, específicamente después del múltiple de escape o header. Su función es meramente ambientalista teniendo como objetivo bajar al mínimo posible, los niveles de contaminación producto de las emisiones que desprende un motor de combustión interna como resultado de la quema de combustible. De esta forma el uso de este dispositivo garantizará una reducción significativa de la contaminación producida por cada vehículo y que luego iría a parar al medio ambiente. Por lo tanto es de llamar a conciencia, ya que el uso de este dispositivo redundará en el bien de todos los seres vivos que habitamos el planeta, por ello es uno de lo disposivos llamados “verdes”, porque cuida el ambiente.
Por definición, un catalizador es una pieza entre cuyos componentes se encuentran metales semipreciosos, y mediante un proceso físico-químico reduce el CO, HC y óxidos de nitrógeno en gases como el nitrógeno, agua y dióxido de carbono, siendo para ello fundamental el uso de laGASOLINA SIN PLOMO(que también es uno de los llamados productos verdes). El uso las gasolinas corrientes que utilizan el tetraetilo de plomo, como elevador de octanaje, dañaran este dispositivo con que tan sólo se llene el tanque una sola vez.
Función del Catalizador:
La función primordial del catalizador, es la disminución de las emisiones del Monóxido de Carbono (CO), los Óxidos Nitrosos (NOx) y de los Hidrocarburos (HC) no quemados. El catalizador rompe la unión NOx para dar nitrógeno y oxígenos libres impidiendo que se vuelvan a recombinar, de esta forma nos aseguramos de que esta sustancia venenosa no se encuentre en el ambiente.
Sus Componentes:
El catalizador está formado por cuatro componentes: Una caja contenedora, un soporte catalizador, su apoyo elástico y los elementos catalizadores.
La caja contenedora está formada por dos semi-conchas metálicas de chapa de acero inoxidable, soldadas la una con la otra.
Los conductos hexagonales (muy parecidos a un panal de abejas) de la cerámica del catalizador tienen aplicaciones de metales nobles como Rhodio, Platino y Paladio que son precisamente los elementos que catalizan la reacción de los contaminantes para transformarlos, en su mayoría, en elementos inofensivos.(Fig.1)
CORTE A LA MITAD DE UN CATALIZADOR
(Fig.1)
El cuerpo del catalizador puede ser básicamente cerámico, formados por micro celdillas impregnadas de metales nobles (los más comunes son el platino y el paladio para la reducción de los HC y CO, y el rodio para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx). Los catalizadores sólo pueden utilizarse con gasolina sin plomo, ya que los aditivos antidetonantes (tetraetilo de plomo, etc.) depositan residuos en la superficie del catalizador neutralizando la acción de éstos en un tiempo breve.
Breve Descripción Técnica
Del Funcionamiento del Catalizador
En la combustión perfecta de un hidrocarburo sólo se obtienen como residuos, vapor de agua y anhídrido carbónico, que aunque no sean tóxicos, son responsables del efecto invernadero. Un motor de un automóvil no es un convertidor perfecto de la energía química del combustible en energía mecánica, o sea, la combustión nunca es perfecta, esto se debe a muchos factores, entre ellos la minoritaria presencia de oxígeno en el aire frente a otros gases y que las gasolinas llevan ciertos componentes indeseables (plomo, silicio, fósforo, azufre, etc...).
Si se generan elevadas temperaturas en la cámara de combustión, el nitrógeno y el oxígeno reaccionan entre ellos formando óxidos de nitrógeno (NOx), muy nocivos. Este oxígeno atrapado ya no puede reaccionar en la combustión de la gasolina, produciendo una combustión incompleta, en la que se expulsan parte de los hidrocarburos sin quemar (HC) y monóxido de carbono (CO), estos tres componentes son los más peligrosos y comunes en las emisiones de los motores de gasolina y deben mantenerse por debajo de los límites estipulados. Otros componentes generados son el ozono y el protóxido de nitrógeno (gas de la risa).
Por tanto la combustión de la gasolina en los cilindros se efectúa casi siempre de forma incompleta. Cuanto más incompleta sea la combustión mayor será la proporción de elementos contaminantes expulsados por el escape. Para reducir esta contaminación, es necesario el uso de catalizador para tratar los gases de escape a su salida y hacerlos reaccionar químicamente para convertirlos en elementos no contaminantes. Además también los fabricantes de vehículos deben mejorar la combustión en el interior de los cilindros a fin reducir los consumos y por lo tanto también las emisiones nocivas y en consecuencia se podrá obtener mayor potencia utilizando el mismo motor sólo que este ahora será mas eficiente.
El rendimiento exacto en cuanto a las emisiones de cualquier tipo de catalizador depende del tamaño del catalizador y la temperatura a la que se encuentre este dispositivo. Se requiere una temperatura mínima de 180°C para la activar la conversión. El mejor rendimiento del catalizador ocurre a temperaturas sobre 250 a 300°C cuando la conversión del monóxido de carbono supera el 90%.
La temperatura de los gases en la caja contenedora es elevada, por lo tanto, esta pieza irradia mucho calor. Normalmente se la aísla con planchas de amianto en la parte superior para evitar el calentamiento del interior del vehículo, e igualmente se la aísla en la parte inferior para evitar riesgos de incendio (hierba, papeles, etc...). El aislamiento también es importante, porque se mantiene más alta la temperatura de los gases, con lo que mejora la reacción, especialmente cuando el vehículo se encuentra parado y en mínimo.
El siguiente gráfico muestra las curvas de rendimiento típicas para el CO y HC de un catalizador:
FUNCIONAMIENTO DEL CATALIZADOR SEGÚN TEMPERATURA
Sonda Lambda: (sólo para vehículos de inyección)
1: Sonda Lambda.
2: Catalizador.
El Censor de oxigeno mejor conocido como Sonda Lambda, sirve para informar a la ECU “Electronic Control Unit” (computadora del vehículo) de la proporción de oxígeno que estamos eliminando por el tubo de escape, y así poder mantener la proporción estequiométrica de aire/combustible.
Para un correcto funcionamiento de un sistema de inyección, es básica la llamada Sonda Lambda (Sensor de Oxigeno).
Esta sonda crea una diferencia de potencial, basada en la diferencia de oxígeno detectada entre el aire atmosférico y los gases de escape. La sonda informa de la composición momentánea de la mezcla. Si la Sonda Lambda detecta poca proporción de oxígeno en los gases de escape, enviará una señal a la unidad de control de que se está produciendo una mezcla rica que esta corrige inyectando menos gasolina. Y viceversa si detecta mucha cantidad de oxígeno en el escape producto de una mezcla pobre, la cual corregirá inyectando más cantidad de gasolina.
Con estas correcciones se pretende que el motor trabaje con la mezcla estequiométrica balanceando el combustible que se inyecta. De esta forma se logra que no se desperdicie gasolina usando sólo lo que se necesita, ni más ni menos, haciendo que se produzca una combustión mejor y menos contaminante.
Sistema de Control de Combustible
De esta manera se encuentra dispuesto el sistema en los vehículos. El sistema completo incluye un Sensor de masa de aire ubicado en el colector o filtro de aire del vehículo, un catalizador, un Sensor de oxígeno (Sonda Lambda), y una unidad electrónica de control o lo que es lo mismo ECU. Todo esto funciona de esta forma: La ECU recibe una señal del Sensor de masa de aire pasa saber si el conductor esta acelerando o esta estacionado y luego recibe la retro-información del Sensor de O2 y mantiene la proporción del aire/combustible del motor inyectando mayor o menor cantidad de combustible, lo cual da un rendimiento óptimo del motor a la condición de aceleración en la que se encuentre el vehículo.
Este sistema suministra la mejor conversión tanto de monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno y puede mejorar la economía de combustible del vehículo controlando el NOx.
*Precauciones*
“Debido a que el catalizador es una pieza más del tubo de escape y que trabaja a muy alta temperatura (600 °C - 800 °C). En vehículos equipados con este dispositivo el conductor deberá prestar atención al lugar donde estaciona el automóvil. Debe evitar detenerlo sobre maleza o hierva seca, lugares donde haya papeles ó material plástico, los que pueden dar origen a fuego y originar un incendio…”
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