Convertidor Catalítico

Introducción

El convertidor catalítico es la respuesta que ha dado la industria del automóvil para poner algo de freno a las emisiones de contaminantes que este sector produce. Es un catalizador heterogéneo mediante el cual se hacen pasar los ases del escape con la finalidad de transformarlos en sustancias que no contaminen.

Su principal función es la transformación de desechos contaminante en otros más amigables con el medio ambiente.

El catalizador que más se utiliza es un catalizador de triple efecto, conocido normalmente como catalizador de tres vías, en el cual se produce la transformación catalítica de tres sustancias de las más nocivas, como son el NO, el CO e hidrocarburos varios.

Historia del Convertidor Catalítico

En 1975 Surge el primer convertidor catalítico de Oxidación y también la gasolina Sin Plomo.

Convertidos Catalítico

Pt

Pa Ro

cuando los gases nocivos se ponen en contacto con él, se generan y aceleran las reacciones químicas que descomponen y oxidan estos gases transformándolos en gases inocuos para el medio ambiente.

Estructura del Convertidor Catalítico

Las principales reacciones químicas que tienen lugar son:

2 CO (g) + O2 (g) → 2CO2 (g)2NO (g) + 2 CO (g) → N2 (g) + 2 CO2 (g)2 C2H6 (g) + 7 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (g)

A través de las reacciones catalíticas de oxidación y reducción, las sustancias ( productos) contaminantes se trasforman en sustancias inofensivas para la salud, como son el dióxido de carbono, el vapor de agua o el nitrógeno.

Tipos de Convertidores

Catalíticos

Doble Vía

(usado mayormente en el motor diesel)

Triple Via

Doble vía

Oxidación de monóxido de carbono a dióxido de

carbono:

2CO + O2 → 2CO2

Oxidación de HC no quemados o parcialmente quemados a CO2 y H2O:CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 +

(x+1) H2O

Este tipo de catalizadores se usan en motores diesel ya que trabajan con exceso de oxígeno, generando unas tasas muy altas de Oxidos de Nitrógeno incompatibles con el metal noble que los disocia.En estos motores el NOx se elimina con la recirculación de gases de escape (EGR)

Triple Vía

Reducción de óxidos de nitrógeno

a nitrógeno y oxígeno: 2NOx → xO2 + N2

Oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono: 2CO + O2 → 2CO2

Oxidación de HC no o parcialmente quemados a CO2 y H2O: CxH2x+2 +

[(3x+1)/2] O2 →xCO2 + (x+1) H2O.

Estos catalizadores pertenecen a los motores de ciclo Otto ya que la proporcIón de NOx es mucho menor que

en los diesel, al no trabajar con exceso de oxígeno.

Ubicación

Temperatura de trabajo sobre los 400 grados Celsius

El catalizador de tipo tres vías está formado por un soporte de metal o, en otros casos, de cerámica (silicato de magnesio y aluminio), altamente resistente a altas temperaturas, el cual contiene muchísimos canales dispuestos en forma paralela a la dirección de salida de los gases por el escape. Las paredes del catalizador están cubiertas con alúmina, que es una sustancia que posee una gran superficie específica, con el fin de aumentar la superficie en la que se van a llevar a cabo las reacciones.

Dicha capa soporta el material activo catalíticamente, que en el catalizador de tres vías, es una mezcla de diferentes metales nobles, donde el platino, y el rodio son los que más abundancia tienen. En el platino tienen lugar las reacciones de oxidación, y en el rodio las reacciones de reducción del NO.

Catálisis

La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador.

Tipos de convertidor

Dos Vías

HC + CO

Tres Vías

HC + CO + NOx

Proceso químico

Canister

Este componente almacena losvapores del combustible, loscuales provienen del estanque delvehículo. Dichos vapores sonretenidos en el canister gracias aque en su interior presenta unelemento llamado “carbón activo”el cual tiene la forma de gránulosde pequeño tamaño, los cualestiene la característica dealmacenar el vapor. Dicho vapores “purgado “ al motor en ciertascondiciones de manejo:principalmente aceleraciones.

Válvula de purga del canister

Señal de masa de la ECU

12 Volts

Canister:

Vapores del combustible almacenados, los cuales provienen del estanque, una vez activada la válvula éstos pasan a la admisión del motor.

Disposición de componentes

Válvula EGR

Este componente permite reducir la concentración de los NOX en el interior de la cámara de combustión, los cuales se forman debido a altas temperaturas. Este actuador recircula los gases del escape permitiendo que cierta porción de ellos entren o recirculen a la cámara de combustión para ser quemados nuevamente, con este proceso de intercambio de gases se logra disminuir la temperatura de la combustión impidiendo de cierta forma que el N y el O se combinen reduciendo las emisiones de NOX:

EGR comandada electrónicamente

EGR comandada por vacio

Conexiones de una EGR comandada electrónicamente

Alimentación. 12 Volts (Ing.)

Control EGR, masa que comanda la ECU

5 Volts, referencia

Señal de la pocs. de la válvula

Tierra del PPS.

Esta válvula posee un sensor de posición del vástago de la EGR (PPS).

Sensor de Oxigeno

-Este componente siempre se ubica en el flujo de los gases de escape del motor. (salida).

-Se puede catalogar de un sensor del tipo PILA.

Produce su propio voltaje

-Es un sensor muy importante para el control de las emisiones

Ubicación del sensor de Oxigeno