CONVERTIDOR CATALÍTICO O CATALIZADOR DE UN VEHÍCULO

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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”,

2.3.2 Convertidor Catalítico de dos vías

En este tipo de convertidor catalítico el monolito cerámico está compuesto únicamente por un catalizador de oxidación, que actúa sobre el monóxido de carbono (CO) y los hidrocarburos no combustionados (HC), dando como resultado dióxido de carbono (CO2) y agua.

[pic 4] Figura 4: Convertidor Catalítico de dos vías Fuente: Ing. María Gabriela Guevara Hidalgo, “Metodología de pruebas para la evaluación de convertidores catalíticos en motores a gasolina”,

Este fue el primer tipo de catalizador que se incorporó en un automóvil, específicamente fue utilizado en vehículos con carburador y tiene el inconveniente que necesita exceso de oxígeno para que pueda funcionar.

2.3.3 Convertidor Catalítico de tres vías

Este tipo de convertidor catalítico está constituido de dos catalizadores de oxidación y uno de reducción por lo tanto realizan dos reacciones de oxidación y reducción, este catalizador elimina los tres contaminantes principales (CO, HC y NOx) que son el resultado de una combustión incompleta, todos los vehículos fabricados en la actualidad equipan este convertidor catalítico debido a que existen normas anticontaminantes que se deben cumplir. Este tipo de catalizador requiere una regulación muy precisa de la mezcla (lambda~1), por lo que necesita sistemas electrónicos de gestión de combustible.

Figura 5: Convertidor Catalítico de tres vías Fuente: Ing. María Gabriela Guevara Hidalgo, “Metodología de pruebas para la evaluación de convertidores catalíticos en motores a gasolina”,[pic 5]

Los procesos de oxidación y reducción en este convertidor catalítico “no ocurren simultáneamente por el contrario se realizan por etapas” [3] una a continuación de otra.

3. Daños que puede sufrir un convertidor catalítico

El mayor porcentaje de falla en el convertidor catalítico se da principalmente por una “mezcla incorrecta de aire combustible, cables o contactos desgastados o incluso válvulas mal sincronizadas” [4], esto ocasiona que el combustible no se queme completamente en el interior de los cilindros, este combustible se filtra hacia la salida de los gases de escape y llega a quemarse en los paneles del convertidor catalítico, provocando que estos se destruyan internamente.

Otra falla común que suele presentarse en los convertidores catalíticos es la falla del sensor de oxígeno, el cual es el encargado de enviar señales eléctricas a la ECU de acuerdo al tipo de mezcla que se está combustionando sea rica o pobre para que la ECU pueda regularla y sostenerla lo mas estequiométrica posible.

Cuando un motor necesita una revisión o reparación debido a que existen fugas de aceite hacia la cámara de combustión, la combustión de este aceite también pueden ser perjudicial para el convertidor catalítico ya que cuando el aceite se combustiona se produce hollín, y este cubre las paredes de los paneles e impide el paso del aire, de esta manera los gases de escape no logran salir del motor disminuyendo la eficacia de reducción de las emisiones contaminantes. A continuación se muestran tres graficas del comportamiento de los gases contaminantes, antes y después de colocar un catalizador.[pic 6]

Figura 6: Emisión de CO, NOx y HC respectivamente, antes y después de colocar un catalizador Fuente: www.as-sl.com/pdf/info_catalizador.pdf, “Comportamiento de las emisiones contaminantes”

4 Conclusiones y Recomendaciones

4.1 Conclusiones

- La importancia de la utilización de un catalizador en las épocas actuales ha sido significativa