Embed Size (px)
Citation preview
CONTROL TÉCNICO
Técnica delConvertidor
Catalitico
IntroducciónDesde el día 1 de enero de 1997, los vehículos equipa-dos con un convertidor catalítico deberán pasar el controltécnico en las condiciones definidas por la directivaeuropea 92/55.
El procedimiento de control incluye un examen visualseguido de la comprobación del funcionamiento deldispositivo de descontaminación o catalizador, en lascondiciones que se indican más adelante en este folleto.
Sin duda, los controles técnicos tendrán un efecto bene-ficioso sobre nuestro entorno. No obstante, cuando elresultado del control es negativo, la prueba realizada nopermite identificar con seguridad la causa ocausas del fallo.
Este folleto ha sido elaborado por ARVINcon el fin de ayudarle a identificar lasposibles causas de los fallos y respondera ciertas preguntas que se planteaacerca de los convertidorescatalíticos de recambio.
ÍndiceLos controles técnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
¿Qué es un convertidor catalítico? . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Identificación de las causas de los fallos . . . . . . . . . . . . . .
Recomendaciones para la sustitución de un convertidor . . .
Respuesta a algunas preguntas sobre los
convertidores catalíticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
¿Cómo se desarrollará el mercado? . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Las ventajas de los convertidores catalíticos ARVIN . . . . .
2
3
4 5
6 7 8
9
10
12
1
Convertidor Catalitico
11
13
Los controles técnicos a partir del 1de enero de1997
1) Se lleva a cabo una inspección visual del sistema de escapepara comprobar la ausencia de fugas y asegurarse de que estántodas las piezas.
2) Una inspección visual del sistema de regulación de las emi-siones para comprobar que el vehículo tiene instalado el equiponecesario.
3) La eficacia del dispositivo de descontaminación está deter-minada por una medida del valor lambda (el recíproco de lariqueza de la mezcla expresada por la relación aire/gasolina) yla medida de la tasa de CO en los gases de escape de acuerdoa las modalidades indicadas a continuación.
4) El vehículo debe prepararse para la prueba siguiendo lasrecomendaciones del constructor. Las mediciones se realizaráncon el motor al ralentí y al ralentí acelerado.
Al ralentí : El valor máximo admisible de CO es aquel queindica el constructor. Si no se dispone de dicho valor, la tasamáxima de CO no debe superar el 0,5% del volumen.
Al ralentí acelerado : En vacío (régimen comprendido entre2500 y 3000 revoluciones/minuto) : La tasa de CO no debesuperar el 0,3% del volumen. El valor de lambda debe ser igualal 1±0,03 (o ajustarse a las especificaciones del constructor)
Se medirán las emisiones con aparatos de control conformes a lanormativa vigente y que hayan sido objeto de una aprobación demodelo por el Ministerio de Industria. También deberán serconformes a las especificaciones técnicas de la norma R 10-019.
2
Los vehículos de gasolina cuyas emisiones están controladas
por un sistema de regulación perfeccionado del tipo converti-
dor catalítico de 3 vías y sonda lambda (es decir todos los
matriculados después del día 1 de enero de 1993 y algunos
más que ya estaban equipados con este dispositivo) deberán
ser sometidos a una prueba según las especificaciones de la
directiva europea 92/55. El objetivo es comprobar el buen fun-
cionamiento de los componentes de la cadena de desconta-
minación y, si es necesario, ajustar o sustituir los componentes
defectuosos.
¿De qué se trata?
¿En qué consiste la prueba?
Los coches de gasolina contribuyen a la contamina-
ción del aire dado que el motor no realiza una com-
bustión perfecta de la mezcla aire-gasolina. El
motor produce agua y dióxido de carbono, así
como gases nocivos como los siguientes:
CO - monóxido de carbono que es un elemento tóx-
ico.
HC - hidrocarburos, que contribuyen a la polución y
a la formación de ozono. Se piensa que algunos
son cancerígenos.
NOx - óxidos de nitrógeno, que intervienen en la
formación de las lluvias ácidas, así como en la for-
mación del ozono, junto con los HC.
Los convertidores catalíticos reducen las emisiones de estos
tres contaminantes, transformándolos en gases no tóxicos - de
ahí el nombre de convertidor catalítico de 3 vías.
El convertidor catalítico de 3 vías elimina simultáneamente los
tres componentes contaminantes en un grado elevado. Una
condición previa es que la mezcla que alimenta el motor esté
estrechamente controlada mediante el uso de una sonda
lambda, permitiendo mantener la dosificación óptima aire-
gasolina (es decir 14,7 gramos de aire por gramo de gasolina).
Este sistema es en la actualidad el más eficaz para desconta-
minar los gases de escape y permite una reducción en más del
90% de los contaminantes.
Por definición, el catalizador es un elemento que acelera una
reacción química. En el presente caso, el catalizador es la mezcla
de metales preciosos (platino, paladio, rodio). Pero muy a
menudo el término “catalizador” se utiliza también para referir-
se al soporte con los metales preciosos, y a veces incluso al
¿Qué es unconvertidor catalítico?
Convertidor Catalitico
3
Este gráfico muestra
la influencia de la
riqueza de mezcla en
el rendimiento del
catalizador
Funcionamiento
CALCULADORAELECTRÓNICA
SONDA LAMB-DA
4
ENVOLTURA
En un convertidor catal tico, los gases de escape del motor pasan a travØs de unmonolito con una estructura en forma de panales de abeja, hecho de cerÆmica ometal, y contenido en una envoltura de acero inoxidable. Este monolito de cerÆmica ometal ofrece una superficie adaptada para el contacto de los gases con los elementosactivos, y tiene un revestimiento o washcoat que puede aumentar la superficie efec-tiva hasta 7000 veces (equivalente a la superficie de un campo de fœtbol). La impregnaci n del washcoat con metales preciosos (platino, paladio, rodio para losconvertidores catal ticos de 3 v as) permite obtener la actividad catal tica necesariapara la transformaci n de las emisiones nocivas de mon xido de carbono (CO) endi xido de carbono (CO2), xidos de nitr geno (NOx) en nitr geno (N2) e hidrocar-buros (HC) en vapor de agua (H2O) y di xido de carbono (CO2).
Una mala combusti n en el motor provoca la llegada de unexceso de gasolina sin quemar que va directamente al cataliza-dor y puede daæarlo.
�u
u
La sonda Lambda
Se regula la relación aire-carburante a partir de la señal de la
sonda lambda que mide la cantidad de oxígeno en los gases
de escape. La sonda lambda transmite la señal a la calculadora
electrónica que actúa sobre el sistema de inyección para ajus-
tar la dosificación aire/gasolina y mantener permanentemente
las proporciones ideales.
DOSIFICACIÓNAIRE/GASOLINA
El convertidor catalítico
de 3 vías transforma los
tres gases contaminantes
en materias inocuas.
Convertidor Catalitico
5
Sustrato metÆlico(espesor 40-50 micras)
W ashcoat(espesor 20-30 micras)
Metales preciosos(platino - paladio - rodio)
Iniciación del catalizador (light-off)
C
B
A
Los metales preciosos utilizados suelen ser una mezcla de dos
o tres de los siguientes elementos: platino, paladio, rodio. El
platino favorece la oxidación de los hidro-
carburos y el monóxido de carbono, mien-
tras que el rodio favorece más bien la
reducción de los óxidos de nitrógeno. El
rodio también se utiliza para mejorar las pro-
piedades de iniciación. Por regla general, hay
aproximadamente 1 a 2 gramos de metales preciosos
en cada convertidor catalítico.
El catalizador comienza a funcionar de forma eficaz
cuando la temperatura de los gases alcanza los
250-270ºC, lo cual sucede en un plazo máximo de
200 segundos tras el arranque (dependiendo del tipo de
conducción y también de la posición del convertidor catalítico
Envoltura de acero inoxidable
Dada la temperatura elevada y las condiciones a veces extremas
en servicio, es necesario utilizar acero inoxidable para asegurar
una durabilidad a largo plazo. En la mayor parte de los casos,
se elige el acero inoxidable ferrítico por sus propiedades, como
su coeficiente de dilatación a alta temperatura, que permite
minimizar la dilatación relativa entre el monolito de cerámica y
la envoltura.
Es importante que el monolito de cerámica, que es altamente
sensible a las condiciones térmicas y mecánicas, esté protegi-
do con seguridad dentro de la envoltura metálica. Los mate-
riales que se utilizan habitualmente para dicha protección van
desde la malla metálica hasta las fibras cerámicas con compo-
siciones variables de alúmina, a veces reforzadas con mica lo
cual permite favorecer la expansión de la envoltura cuando la
temperatura aumenta y absorber las diferencias de dilatación
térmica.
Aunque cada método tiene sus ventajas e inconvenientes, el
material termoexpansible es el más generalmente utilizado en
Europa, pero también se pueden encontrar diseños que utilizan
una combinación de estas diferentes técnicas.
Esta envoltura de fibras no es necesaria en el caso de los
monolitos metálicos, pues los materiales utilizados tienen coe-
ficientes de dilatación similares.
Convertidores catalíticos A
B
C
Identificación delas causas de
En mucho casos, el monolito puede sufrir daños internos a
consecuencia de choques importantes en la envoltura de
acero inoxidable del convertidor catalítico. También pueden
aparecer fisuras en el monolito a consecuencia de vibraciones
importantes o choques, pudiendo incluso ocasionar su des-
trucción. Los soportes metálicos utilizados en los productos
ARVIN son una garantía de adecuada
resistencia a los choques a los cuales la
línea de escape puede estar sometida.
➨ Comprobación
Buscar las abolladuras y señales de
choques en la envoltura del convertidor
catalítico.
6
ES MUY IMPORTANTE IDENTIFICAR BIEN LA CAUSA DEL FALLO DEUN CONVERTIDOR CATALITICO ANTES DE SUSTITUIRLO.Las causas posibles de fallo son muchas, por ejemplo: rotura mecánicadebida a un choque, fallo debido a un mal mantenimiento del vehículo,problemas de encendido o de sonda lambda, mala dosificación aire/gaso-lina, arranques forzados...Será importante para lograr o conservar la confianza de un automovilista-cliente, establecer la razón de un fallo durante el control técnico antes de
sustituir automáticamente el convertidor catalítico.Es perfectamente posible que no sea este el causantedel problema sino un funcionamiento defectuoso delmotor.
Los catalizadores de cerámica son frágiles.
Pueden romperse y salir en pedazos por el escape.
Fallo mecánico
los fallos (1)
Convertidor Catalitico
7
Envejecimiento
En teoría, un catalizador está diseñado para la duración de la
vida de un vehículo. No obstante, en la práctica, las condiciones
de servicio y el entorno causan un envejecimiento que reper-
cute en una reducción del rendimiento que se podrá detectar
durante el control técnico.
➨ ComprobaciónEl cuidado regular y el mantenimiento del vehículo, incluso
mediante examen visual, asegurarán una larga vida y un buen
rendimiento del convertidor catalítico. La medición de las emi-
siones de CO en las condiciones anteriormente descritas
permiten determinar el estado del convertidor.
Ensuciamiento por el plomo
Para evitar el ensuciamiento del convertidor catalítico, es preciso
usar gasolina sin plomo. El plomo puede combinarse con los
metales preciosos desactivándolos y formar una fina película
que impida el contacto entre la capa de washcoat que contie-
ne dichos metales preciosos y los gases, incapacitando de
esta forma el convertidor para eliminar las materias nocivas.
Con uno o dos depósitos de gasolina con plomo quedará
desactivado el convertidor catalítico. La vuelta a la gasolina sin
plomo sólo permite recuperar en parte la actividad inicial del
convertidor. Todos los nuevos coches equipados con converti-
dores catalíticos tienen depósitos de gasolina con un cuello de
entrada cuyo diámetro sólo acepta las pistolas de los surtidores
de gasolina sin plomo.
➨ ComprobaciónEl nivel de ensuciamiento, y por tanto la eficacia del converti-
dor, es directamente proporcional a la cantidad de plomo que
se deposita en el catalizador. Este nivel solamente se puede
determinar midiendo las concentraciones de contaminantes
que salen del convertidor.
Existen kits de prueba disponibles en ARVIN paradeterminar si el vehículo ha funcionado con gasolina con plomo.
Para poder funcionar correctamente, un convertidor
catalítico necesita una relación aire/gasolina óptima. Una
mala combustión del motor o fallos de encendido pue-
den provocar la fusión del monolito debido a la llegada
de una cantidad excesiva de gasolina sin quemar que va
directamente al convertidor. Los problemas térmicos
también pueden provocar la sinterización del washcoat y
los metales preciosos, reduciendo así el rendimiento del
convertidor.
En estas condiciones, es imprescindible arreglar el vehículo
antes de cambiar el convertidor.
➨ ComprobaciónBuscar en la envoltura señales de fuertes sobrecalentamientos.
Un mal funcionamiento del dispositivo de encendido puede ser
la causa.
Nota: Los monolitos metálicos utilizados por ARVIN, gracias
a las propiedades térmicas del acero (buena conductibilidad),
son menos sensibles a los problemas de sobrecalentamiento
local.
Identificación delas causas de los fallos (2- Continuaión)
8
Cualquier entrada de aire antes de la sonda lambda o del convertidor puede pertur-
bar la relación aire/gasolina, modificar la respuesta de la sonda lambda y alterar la
eficacia del convertidor, permitiendo así la expulsión de gas no tratado a la atmósfera.
Las fugas pueden proceder de soldaduras deterioradas o de conexiones deficientes.
➨ ComprobaciónLlevar a cabo una inspección visual de las fugas de aire antes de la llegada al
convertidor. Examinar las soldaduras y las conexiones entre componentes.
Estanqueidad
Arranque forzado del coche
Se desaconseja el arranque forzado del coche, puesto que la
gasolina sin quemar en el sistema puede afectar al catalizador
si el coche no arranca rápidamente (véase Fallos de encendidos
del motor). No obstante, el uso de una batería auxiliar es posible.
Mal funcionamiento motor/encendido defectuoso
El convertidor catalítico es
siempre el componente
más próximo al motor.
Convertidor Catalitico
9
Recomendacionespara la sustitución de
un convertidorEl punto más importante es no considerar al convertidor como
un elemento de escape clásico, pues forma parte integrante de
la cadena de descontaminación de un vehículo y su sustitución
sólo debe hacerse observando ciertas precauciones.
De forma general, ARVIN recomienda no proceder a la sustitu-
ción de un convertidor sin disponer del material que permite
controlar la cadena de descontaminación.
■ Si el fallo del convertidor está relacionada con un malfuncionamiento del motor, reparar el vehículo antes desustituir el convertidor.
■ Identificar si el vehículo está equipado con un convertidor catalítico. Este es siempre el componentemás próximo al motor.
■ Determinar siempre la causa del fallo del conver-tidor antes de sustituirlo.
■ Nunca sustituir un convertidor catalítico por un elemento no catalítico.
■ No desmontar el convertidor catalítico si sólo tiene que sustituir los otros elementos de la línea de escape.
■ Asegúrese de la disponibilidad de la pieza antes dedesmontar el convertidor defectuoso.
■ Haga siempre una medida de contaminación despuésde sustituir el catalizador.
■ Utilice siempre las juntas y los componentes de caucho suministrados con el convertidor.
Respuestas a algunaspreguntas habituales sobre
10
¿Cuál es la frecuencia de sustitución de un convertidor
catalítico?
En teoría, un convertidor catalítico está diseñado
para la duración de la vida del vehículo.No obstante, dada su
exposición a condiciones térmicas y mecánicas a veces extre-
mas, es probable que como media, el convertidor tenga que
ser sustituido una vez durante la vida del vehículo.
¿Funciona un convertidor catalítico en trayectos
cortos?
El convertidor catalítico comienza a funcionar
correctamente cuando alcanza una temperatura de 250-270OC.
Esta temperatura se alcanza normalmente 200 segundos como
máximo después del arranque. Evidentemente, este tiempo
depende de las condiciones de conducción y del tipo de circu-
lación
¿Pueden los convertidores catalíticos hacer arder la
hierba seca?
Puesto que los sistemas de escape de todos los
coches funcionan a temperaturas muy altas, se aconseja no
aparcar el coche en la hierba alta, ya esté equipado con un
convertidor catalítico o no.La temperatura de los gases de
escape puede alcanzar hasta 800-900ºC a la salida del colector.
Debido a estas temperaturas elevadas, la mayoría de los
convertidores catalíticos
incluyen pantallas térmicas.
Respuesta:
Respuesta:
Respuesta:
Ejemplo de pantalla térmica ARVIN
los convertidores catalíticos
Convertidor Catalitico
11
¿Por qué los gases de escape de los vehículos que
llevan convertidor catalítico huelen a veces a huevo
podrido?
Sucede a veces que indicios de azufre presentes
en la gasolina se transformen en sulfuro de hidrógeno en el
convertidor. Eso, generalmente, sólo sucede cuando se produ-
ce un cambio rápido de velocidad del motor y de carga (acele-
ración), o tras un arranque motor con el convertidor caliente.
Este fenómeno puede observarse cuando el convertidor es
nuevo y suele desaparecer con el tiempo.
¿Qué mantenimiento requiere un convertidor
catalítico?
Un convertidor catalítico en sí no requiere ningún
mantenimiento ni cuidado. Los coches equipados con conver-
tidor catalítico que han sido cuidados y mantenidos adecuada-
mente y que circulan con gasolina sin plomo
no deberían tener problemas a la hora de
cumplir las exigencias del control técnico.
¿Afecta un convertidor catalítico al
rendimiento del coche?
La contrapresión que supone el
uso de convertidores catalíticos puede, en
algunos casos, reducir muy ligeramente el
rendimiento del vehículo, pero suele repre-
sentar una reducción de menos de 5 km/h
respecto de la velocidad máxima. Cabe observar que los
monolitos metálicos fabricados por ARVIN permiten reducir la
contrapresión gracias a paredes de sustrato más delgadas.
¿También es equipado el motor diesel con converti-
dores catalíticos?
La nueva normativa vigente desde 1996 ha llevado
a generalizar el uso de convertidores catalíticos de oxidación en
los vehículos diesel
Respuesta:
Respuesta:
Respuesta:
Respuesta:
Sonda Lambda
¿Cómo se desarrollaráel mercado?
Desde el 1 de enero de 1993, todos los nuevos vehículos vie-
nen equipados con convertidores catalíticos, y el parque con
convertidores en Europa aumenta cada año en unos 12 millones
de unidades.
Las necesidades en convertidores catalíticos de recambio van a
crecer paulatinamente, pero estarán estrechamente relaciona-
das con la introducción de los controles técnicos y sus modali-
dades de aplicación.
La experiencia de los convertidores catalíticos en Europa es
todavía demasiado escasa para poder establecer previsiones
fiables. Sin embargo, la situación en Estados Unidos, donde
se vienen utilizando los convertidores catalíticos desde hace
mucho tiempo, muestra que existe un mercado de recambio
(aproximadamente un 2 a 3 por
ciento de sustitución en los vehí-
culos controlados).
Algunas indicaciones pueden
deducirse para Europa, donde las
condiciones de servicio son dife-
rentes.
Por ejemplo, el trayecto medio en
Europa es mucho más corto y la
utilización es más exigente que en
los Estados Unidos. Somos más
exigentes con nuestros motores
de pequeña cilindrada. En conse-
cuencia, las condiciones térmicas
y mecánicas a las que están
sometidos el escape y el converti-
dor catalítico son más duras en
Europa que en los Estados Unidos, donde los motores de 4 litros
de cilindrada, la velocidad limitada a 90 km/h y los trayectos
largos tienden a ser la norma. De todo ello se derivará una tasa
de sustitución más elevada.
12
Las ventajas delos convertidores
catalíticos ARVIN
Convertidor Catalitico
13
Como principal proveedor europeo de sistemas de escape de
recambio, ARVIN ha investigado los diferentes tipos de monoli-
tos disponibles para su uso en convertidores catalíticos.
El monolito de cerámica utilizado como soporte para el catali-
zador es muy frágil. A pesar de ir montado en el interior de una
envoltura de acero inoxidable, el monolito de cerámica puede
fallar por las numerosas razones anteriormente indicadas. Los
choques mecánicos o los sobrecalentamientos locales debidos
a una llegada masiva de gasolina o hidrocarburos sin quemar,
pueden provocar la aparición de fisuras
en el monolito y, con el tiempo, su des-
trucción.
ARVIN da la preferencia a un monolito
metálico como soporte para el catalizador,
puesto que es más resistente tanto física
como térmicamente.
Esta circunstancia es especialmente
favorable para los vehículos que ya se
encuentran en circulación, puesto que las
condiciones en servicio para la línea de
escape son más duras que en los vehículos
nuevos.
La contrapresión creada por el monolito metálico es inferior a
la del monolito de cerámica. Por último, los monolitos metáli-
cos respetan el medio ambiente, pues su construcción permite
reciclarlos con mayor facilidad e íntegramente.
Una gama europea de catalizadores de recambio está ahora
disponible para responder a la demanda creciente del mercado.
Las piezas de recambio y los sistemas ARVIN están diseñados
para responder a las exigencias de la normativa comunitaria y
están fabricados en pequeñas unidades de producción según
criterios de calidad total con el fin de poder ofrecerle produc-
tos de alto rendimiento en las mejores condiciones.
http://www.arvin-rp.com
Esta guía le ha sido facilitada por su distribuidor:
