Convertidores catalíticos.

September 13, 2017 | Author: Aldair Zeña Samamé | Category: Catalysis, Pollution, Chemical Reactions, Redox, Carbon Dioxide
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Descripción: Bioquímica. 2016-I...

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CONVERTIDORES CATALÍTICOS FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL CURSO: BIOQUÍMICA PARA INGENIEROS AMBIENTALES CICLO: 2016-I/ III DOCENTE: GUTIÉRREZ MORENO, RONALD ALUMNO: ZEÑA SAMAMÉ, PRINCE ALDAIR FECHA: 05/05/2016

ÍNDICE. Introducción…………………………………………………………………………………1 Antecedentes……………………………………………………………………………… 3 Catálisis……………………………………………………………………………. 3 Catálisis homogénea…………………………………………………….. 6 Catálisis heterogénea………………………………………………….... 7 Catalizadores heterogéneos……………………………………. 8 Metales……………………………………………………………. 9 Óxidos metales semiconductores………………………………10 Sales metálicas………………………………………………….. 10 Aplicaciones de los catalizadores……………………………………… 11 Convertidores Catalíticos………………………………………………………………… 13 Ubicación………………………………………………………………………….. 15 Funcionamiento…………………………………………………………………… 16 Elementos………………………………………………………………………….. 17 Tipos de convertidores catalíticos……………………………………………….. 23 De una vía…………………………………………………………………. 24 De dos vías………………………………………………………………… 25 De tres vías………………………………………………………………… 26 Importancia de los convertidores catalíticos…………………………………………….. 31 Posibles daños de un convertidor catalítico……………………………………………... 32 Fallas comunes de los convertidores catalíticos………………………………………… 34 Conclusiones………………………………………………………………………………... 36

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INTRODUCCIÓN. En la actualidad existen millones de vehículos a gasolina que circulan por el mundo, cada uno de los cuales representa una fuente de contaminación, debido a los altos niveles de gases que emiten, lo que en ciudades grandes con un alto número de habitantes resulta más notoria, ocasionando graves problemas ambientales y salud. En búsqueda de solucionar este problema, diversos países han emprendido un proyecto con el fin de desarrollar por un lado normas que limiten la cantidad de emisiones gaseosas de un vehículo y por otro lado la búsqueda de medios más eficientes y menos contaminantes de los motores, lo que motivó a la creación, desarrollo y uso de convertidores catalíticos, entre otros sistemas de control de emisiones. La contaminación proveniente de los motores de combustión interna es una de las que más contribuye perjudicialmente en la calidad del aire. Siendo de particular importancia en aquellas ciudades con alta concentración de vehículos en áreas pequeñas. La concentración de contaminantes se incrementa debido a las reacciones fotoquímicas, ya que en presencia de la luz solar se produce la interacción de los productos de gases de escape con el oxígeno. Los cielos despejados conducen a la formación de capas de inversión desde la tarde a las primeras horas de la mañana. Es por esto que durante esas horas la contaminación tiene lugar en la capa superficial de la atmósfera, alcanzando concentraciones críticas, contribuyendo a problemas globales de polución del aire, como smog, lluvia ácida, agotamiento de la capa de ozono y calentamiento global, ya que tienen el potencial de cambiar la atmósfera superior. Los vehículos automotores de combustión interna producen, en general, tres tipos de emisiones de gases contaminantes: a) emisiones evaporativas b) emisiones por el tubo de escape c) emisiones de partículas por el desgaste tanto de los frenos como de las llantas. El convertidor catalítico ha sido considerado como un dispositivo eficiente para el tratamiento de los gases de combustión, ya que reduce las emisiones contaminantes de monóxido de carbono (CO) en dióxido de carbono (CO2), hidrocarburos no quemados (HC) en vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2); así como óxidos de nitrógenos (NOx) en nitrógeno (N2), dichos gases pueden ser transformados de compuestos tóxicos a otros menos dañinos a la salud. Una de las aplicaciones que ha tenido mayor relevancia es para reducir las emisiones de gases contaminantes a la 1

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atmósfera, desde hace poco tiempo, se incorpora el convertidor catalítico al tubo de escape de los automóviles. Se trata de un ejemplo de catálisis heterogénea, donde un sólido que recubre los canales de un panel-soporte de cerámica o acero inoxidable cataliza una reacción entre gases. De no utilizarse el convertidor catalítico, la emisión de agentes tóxicos a la atmósfera sería mayor que si se empleara gasolina con plomo. El objetivo de este trabajo es dar a conocer los tipos de convertidores catalíticos así como el uso de cada de ellos.

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ANTECEDENTES. 1.1 Catálisis. El término catálisis agrupa el conjunto de procedimientos y conocimientos que permiten que la velocidad con la que transcurre una reacción se incremente in- situ. Bajo tal condición la catálisis es una rama de la cinética química. La cinética química se ocupa del estudio dinámico de las reacciones químicas tomando en cuenta el mecanismo en el nivel molecular de tales transformaciones. El concepto de velocidad de reacción traduce la rapidez con la que en un sistema se produce una transformación química. La reacción química global se lleva a cabo a través de etapas las cuales en su conjunto constituyen el mecanismo de reacción. La velocidad se define en términos de parámetros que pueden ser medidos durante la transformación; así, se puede definir como la variación de la concentración de uno de los reactivos que desaparece, o de uno de los productos que aparece, en el sistema respecto al tiempo. La catálisis es un proceso catalítico superficial, las reacciones ocurren repentinamente por una secuencia de pasos elementales que incluyen adsorción, difusión superficial, rearreglos químicos (rompimiento de enlace, formación de enlace, rearreglo molecular) de los intermediarios reaccionantes adsorbidos y de la deserción de los productos. La catálisis se encarga del estudio del fenómeno que se presenta en un sistema reaccionante al introducir una sustancia denominada catalizador, que da lugar a un camino alterno al proceso de transformación química, tal alternativa lleva consigo a una modificación en la velocidad de reacciones, es decir, se observa un cambio en la variación de la concentración de uno de los reactivos que desaparece, o uno de los productos que aparece en el sistema con respecto del tiempo. De esta forma se puede definir a un catalizador como una sustancia que incrementa la velocidad de reacción sin ser apreciablemente consumida en el proceso, un catalizador puede sufrir cambios específicos en su estructura y composición como parte del mecanismo de su participación en la reacción. La palabra catálisis proviene de dos palabras griegas: el prefijo “cata” que significa hacia abajo y el verbo “lisien” que significa partir o romper, pero los fenómenos catalíticos son conocidos por la humanidad desde hace mucho tiempo. La definición de catálisis implica la posición en el equilibrio logrado con la presencia de un catalizador, es la misma a la que se llegaría si la reacción no fuera catalizada, el catalizador únicamente aumentaría la velocidad de la transformación, pero no modifica las variables termodinámicas, por lo que el valor de la constante de equilibrio es independiente de cualquier fenómeno catalítico. La especial característica de las reacciones catalíticas es que en los centros activos (moléculas reactantes), son reproducidas en una secuencia de pasos 3

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“elementales” a través de los cuales los reactantes son convertidos en productos; esto significa que los mismos centros activos, los cuales son fijados sobre el catalizador, permanentemente gobiernan los eventos de las transformaciones de los reactantes. W. Ostwald fue el primero en señalar que la presencia de un catalizador en el sistema de reacción se limita a modificar la velocidad de la transformación. El catalizador no se considera ni reactivo ni producto en la reacción. Otras definiciones de catalizador son:  Un catalizador es una sustancia que sin estar permanentemente involucrada en la reacción, incrementa la velocidad con la que una transformación química se aproxima al equilibrio.  Un catalizador es una sustancia que químicamente altera un mecanismo de reacción así como la velocidad total de la misma, regenerándose en el último paso de la reacción. Una reacción puede llevarse a cabo en una, dos o tres etapas denominadas elementales, durante las cuales participan las moléculas de los reactivos. En general, existirá una etapa más lenta que las otras y será esta la que determine la velocidad global de la transformación. Catalizar una reacción implica reemplazar este paso por varias etapas más rápidas que se llevan a cabo solo en presencia del catalizador. Esto significa que la intervención del catalizador abre un nuevo camino a la reacción, compuesto de reacciones elementales con energía de activación menor. Se puede analizar el efecto del catalizador utilizando la teoría de colisiones (aunque no es la única forma): La teoría de las colisiones explica que la velocidad de una reacción química es en función del número de choques que se efectúan entre las moléculas de reactivos con determinada energía. Las principales características que distinguen a un catalizador son: a) Un catalizador no puede actuar en reacciones termodinámicamente imposibles (ΔG0). De la misma forma que la termodinámica establece que no puede existir la máquina de movimiento perpetuo, también delimita el campo de acción de los catalizadores. b) Para una reacción en equilibrio:

El catalizador no modifica el valor de la constante en equilibrio Ke = k1/k2. Como consecuencia de lo anterior, un aumento de la velocidad en una reacción (k1) es 4

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Convertidores Catalíticos acompañado por un aumento similar en la constante de velocidad de reacción inversa (k2). En un sentido práctico esto quiere decir que el catalizador de una reacción lo es igualmente para la reacción inversa. c) El catalizador puede tener uno o dos efectos sobre un sistema, un efecto acelerador o un efecto orientador. En el segundo caso, la función catalítica se observa en la variación de selectividad de un proceso cuando varias direcciones son termodinámicamente posibles. Así por ejemplo, el alcohol etílico puede descomponerse según las reacciones siguientes:

La utilización de óxido de zinc como catalizador conduce casi exclusivamente a la reacción II. Si se emplea cobre como catalizador, la reacción II se produce en mayor extensión. El hecho de que el catalizador abra una nueva ruta de reacción se puede traducir en que la reacción llegue a otro lugar diferente del que se desea. Esto se corrige estudiando muchos catalizadores de los cuales se escoge el que nos ofrezca el mejor producto deseado. d) El catalizador tiene una vida limitada, sin embargo, en lapsos cortos, se puede decir que permanece ser inalterado; esta característica es de suma importancia para estudios cinéticos. Existen algunas sustancias que tienden a frenar las reacciones a través de un efecto llamado “inhibición”, sin embargo, estas especies cinéticamente activas no son especies catalíticas, no se trata de un efecto catalítico en sí, ya que no se ponen en juego el mismo tipo de factores energéticos. Esto significa que no existe una catálisis negativa. Los sistemas catalíticos pueden ser divididos en tres grandes categorías distintas: catálisis homogénea, donde los reactantes y el catalizador están presentes en la misma fase, catálisis heterogénea, donde el catalizador y los reactantes están presentes en fases diferentes y catálisis enzimática. Las enzimas son catalizadores los cuales son producidos en células vivientes y controlan una gran variedad de reacciones bioquímicas.

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Convertidores Catalíticos Catálisis homogénea En sentido más amplio del término, la catálisis homogénea tiene lugar cuando los reactivos y el catalizador se encuentran en la misma fase, sea líquida o gaseosa. En la catálisis homogénea se tiene un acceso más fácil al mecanismo de reacción y por consecuencia se puede dominar mejor el proceso catalítico correspondiente. Las reacciones homogéneas se pueden presentar en los siguientes casos:

Otra ventaja no menos despreciable de este tipo de catálisis es la ausencia de efectos de envenenamiento tan frecuentes en el caso de la catálisis heterogénea y que obliga a tratamientos costosos de eliminación de impurezas. La catálisis homogénea ha tenido gran relevancia en algunos de los procesos, dentro de los más importantes en su aplicación industrial son: 1) Proceso oxo o reppe de carbonilación de olefinas: ácido acético. 2) Polimerización de olefinas: polietileno. 3) Adición de olefinas: polibutadieno. 4) Oxidación de olefinas: óxido de propileno. 5) Oxidación de alcanos y arenos: ácido tereftálico, adípico. 6) Polimerización – condensación: fibra de poliéster. Estas reacciones catalíticas presentan la particularidad de proceder a bajas temperaturas con selectividades elevadas, esto se logra mediante la selección adecuada del metal de transición, de los ligandos, del disolvente y de las condiciones de reacción. Esto es reflejo nuevamente del conocimiento mecanístico que caracteriza a la catálisis homogénea y que permite optimizar el proceso conociendo los ciclos catalíticos completos.

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Convertidores Catalíticos Uno de los inconvenientes de la catálisis homogénea es la dificultad de separar el catalizador del medio reaccionante, lo que presenta un mayor costo que el de los procesos heterogéneos convencionales. Con base en esta inconveniencia se han intentado diseñar “catalizadores homogéneos soportados”, en los cuales se desea inmovilizar el complejo metálico activo sobre un soporte como sílice, alúmina o carbón. Sin embargo en muchos casos de esto no es posible, ya que la entidad catalítica activa no es el complejo inicialmente introducido a la reacción, sino una especie derivada de él. La catálisis homogénea en solución (fase líquida) ha sido objeto de numerosos estudios y dentro de la catálisis ácido- base tiene un lugar muy importante. La catálisis ácido - base fue de los primeros fenómenos catalíticos observados por investigadores como Oztwald, Arrhenius, Bronsted, Euler, etc. La constatación de que un ácido aceleraba u orientaba ciertas reacciones químicas fue el inicio para una serie de investigaciones realizadas a fines del siglo pasado e inicio de este, que se tradujeron en una serie de numerosas aplicaciones industriales como la esterificación, la saponificación, la hidrólisis, la halogenación, la condensación, etc.

1.1.2. Catálisis heterogénea. En catálisis heterogénea el fenómeno catalítico está relacionado con las propiedades químicas de la superficie del sólido que se ha elegido como catalizador, siendo por supuesto estas propiedades superficiales un reflejo de la química del sólido. El catalizador es insoluble en los sistemas químicos en los cuales ocurre la transformación, constituyendo una fase distinta, muy a menudo sólida. Existen entonces dos fases y una superficie de contacto, la reacción se lleva a cabo en esta interface. En la reacción heterogénea catalizada, al menos uno de los reactivos (gas o líquido), debe estar adsorbido en la superficie del catalizador. Estos sistemas de reacción son preferidos por las conversiones industriales a gran escala; conversiones las cuales son operadas usualmente como sistemas de reacción abiertos es decir, como sistemas con cambio continúo de materia y energía con el ambiente. El número de combinaciones de fase que ocurren normalmente en la catálisis heterogénea las cuales se encuentran en la tabla 2 que son las siguientes:

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Para explicar el fenómeno catalítico heterogéneo se han sugerido varias teorías. La teoría geometría explica el acto catalítico como una correspondencia geométrica entre los átomos activos en la superficie del catalizador y los átomos de la molécula o parte de ella a ser modificada en el momento de la reacción. La principal contribución a esta teoría fue la de los multipletes de Balandin que asumía que para hidrogenar benceno se requería de un arreglo hexagonal de siete átomos en la cara 111 de los metales. La teoría electrónica se basa en el hecho de que la quimisorción involucra desorción o desplazamiento de nubes de electrones. Esto puede ser analizado en función de la teoría de bandas o de la teoría de orbitales moleculares. En el primer caso, Volkenstein postuló que la reacción está controlada por la disponibilidad de electrones u hoyos en el catalizador y que la actividad depende de la facilidad o dificultad de remover o ceder un electrón de o hacia la red. 1.1.2.1. Catalizadores heterogéneos. En general, puede afirmarse que la selección adecuada de la especie activa de un catalizador constituye el fundamento de un diseño correcto del mismo. Tanto la actividad, como la selectividad y en parte la vida del catalizador, dependerán en forma directa de la fase activa utilizada. (Ver tabla 3). Por este motivo, los catalizadores suelen clasificarse según las características de las fases activas que lo componen. Se distinguen dos grandes grupos:  El primero lo forman los elementos y compuestos que presentan propiedades de conductores electrónicos  El segundo están agrupados los sólidos carentes de electrones libres.

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1.1.2.2. Metales. Puede considerarse que todos los catalizadores actúan según un esquema de reversibilidad, es decir, que aquellos que sean activos en reacciones de hidrogenación, también lo serán en procesos de deshidrogenación. Este es el caso de los catalizadores metálicos que encuentran su mayor aplicación en reacciones de adición o eliminación de hidrógeno. La acción de estos catalizadores se funda en la presencia de átomos coordinados de forma incompleta que contienen orbitales d disponibles.

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1.1.2.3.

Óxidos metales semiconductores.

Los catalizadores preparados a base de óxidos metálicos se pueden dividir en dos grandes grupos. El primero lo componen los óxidos estequiométricos y en el segundo los óxidos que, por la acción del calor, ganan o pierden oxigeno de su superficie. Entre los óxidos metálicos semiconductores, los que pierden oxígeno se denominan semiconductores tipos n. En el caso del ZnO el fenómeno puede representarse: 1 1 1 𝑍𝑛+2 + 𝑂2−2 → 𝑍𝑛+2 + 𝑂2 + 2𝑒 → 𝑍𝑛 + 𝑂2 2 2 2 La semiconductividad de ZnO es debida a los electrones adquiridos por los átomos

del

metal.

En el caso de óxidos que ganan oxígeno o semiconductores tipo P: 1 1 3𝑁𝑖2 + 𝑂2 → 2𝑁𝑖3 + 𝑂2−2 2 2 El catión es el que cede electrones teniendo lugar la conductividad mediantes huecos positivos; se considera que el movimiento de huecos positivos en una dirección es equivalente a la emigración de electrones en la dirección opuesta. En general, los óxidos tipos n son menos activos pero más selectivos que los tipos p. Estos últimos se emplean frecuentemente en procesos de oxidación total. El estado del oxígeno en la superficie del catalizador y la energía de su enlace con el catión son determinantes de la velocidad de la reacción en la mayoría de las oxidaciones que se llevan a cabo con oxígeno molecular. Dentro de ciertos límites, cuanto más débil sea el enlace metal-oxigeno mayor será la actividad catalítica del óxido en reacciones de oxidación. 1.1.2.4.

Sales metálicas.

Las sales metálicas más interesantes desde el punto de vista catalítico son los sulfuros y cloruros. Los primeros se utilizan en procesos de eliminación de azufre, mientras que los segundos son los catalizadores de los procesos de oxicloración. Los sulfuros metálicos que interesan desde el punto de vista aplicado son los que permanecen estables en atmósferas reductoras donde el azufre puede estar presente en pequeñas cantidades. Los más interesantes son los sulfuros de Co, 10

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Convertidores Catalíticos Ni, Mo y W puesto que los de Mn y Fe, también estables, tienen una actividad muy baja, posiblemente debido a la configuración d 5 del metal ya señalada en el caso de los óxidos. Los haluros metálicos que han sido utilizados en la halogenación de hidrocarburos son los de Cu, Fe, V, Mo y Ti. El cloruro de hierro y especialmente el cloruro de cobre son catalizadores clásicos en reacciones de oxicloración. La utilidad de otras sales como catalizadores heterogéneos es muy limitada, probablemente a causa de su falta de estabilidad en las condiciones de la reacción. En los procesos de oxidación, la actividad catalítica de las sales que contienen oxígeno suelen ser mucho menor que la de los óxidos correspondientes.

1.1.3. Aplicaciones de los catalizadores. Los catalizadores son sustancias que varían la velocidad de una reacción química sin consumirse en la misma. Una vez se ha producido la reacción química, el catalizador se recupera inalterado. Por tanto, el catalizador no perturba los procesos que suponen situaciones de equilibrio químico. Únicamente hace variar la velocidad a la que el equilibrio se alcanza. En muchos procesos químicos interesa aumentar la velocidad de reacción, lo cual se consigue, entre otras formas, empleando un catalizador adecuado. En diferentes reacciones químicas juega un papel determinante el catalizador empleado. Por ejemplo, muchos procesos industriales como la síntesis del amoniaco, del ácido nítrico, del ácido sulfúrico y de diferentes compuestos orgánicos, no serían rentables debido a la lentitud con la que se producen las reacciones correspondientes en ausencia de un catalizador específico. Una de las aplicaciones más populares de los catalizadores supone su utilización en los tubos de escape de los automóviles. La mezcla gaseosa que expulsan estos vehículos contiene, además de N2(g), CO2(g) y HO(g), otras sustancias contaminantes, entre las que se encuentran: algo de combustible sin quemar, CO(g) y óxidos de nitrógeno (que designaremos como NO2). Los catalizadores empleados (metales nobles y caros como Pt, Pd y Rh) consiguen la combustión rápida de los hidrocarburos todavía no quemados y aceleran la conversión del monóxido de carbono en dióxido de carbono y de los óxidos de nitrógeno en nitrógeno. Un problema de estos catalizadores es que pueden envenenarse o inactivarse. El plomo es un veneno muy intenso para los catalizadores de los tubos de escape. 11

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Convertidores Catalíticos Por ello, los vehículos actuales van equipados con motores que utilizan gasolina sin plomo. Una ventaja adicional de este combustible supone la reducción de la contaminación atmosférica debido a la presencia de este metal en la misma. Gases tóxicos a la entrada de un tubo de escape y gases que salen debido a la presencia de un catalizador.

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2.1. CONVERTIDORES CATALÍTICOS. El consumo mundial de combustible usado en automotores prácticamente se ha triplicado desde 1960, debido al rápido crecimiento del parque automotor. Es de vital importancia encontrar formas para reducir estas contaminaciones. Entre las soluciones estudiadas a escala mundial, el convertidor catalítico ha demostrado el mejor resultado en términos de funcionalidad, costo y confiabilidad a largo plazo para reducir el nivel de contaminantes contenidos en los gases de escape de automotores. El catalizador es un elemento que acelera una reacción química. En el presente caso, el catalizador es la mezcla de metales preciosos como lo son platino (Pt), paladio (Pd), rodio (Rh). Muy a menudo el término catalizador, se utiliza también para referirse al soporte con los metales preciosos, y a veces incluso al producto acabado (convertidor catalítico). A fin de reducir las emisiones, los motores de los automóviles modernos controlan la cantidad de combustible que queman. El catalizador trata los gases de escape transformándolos en otros de escaso poder contaminante. Los catalizadores usados en la industria automovilística se les denomina en función del número de vías que poseen (número de gases a tratar), y en función de estos son los metales preciosos con los que están fabricados y alojados en su interior para poder hacer una reacción química y purificar los gases de escape. En los automóviles se utiliza el catalizador de tres vías (tres gases), en la primer vía se produce la oxidación del monóxido de carbono para transformarse en anhídrido carbónico, en la segunda vía los hidrocarburos son transformados en anhídrido carbónico y vapor de agua, en la tercera vía se reducen los óxidos de nitrógeno que se transforman en nitrógeno para mezclarse con el aire. El convertidos catalítico fue desarrollado debido a la necesidad de controlar y reducir las emisiones contaminantes, su principal función es la transformación de los gases peligrosos en otros menos nocivos para el ambiente y perjudiciales para la salud. Este dispositivo (Fig. 3.1) empezó a ser utilizado a partir del año 1975, sufriendo considerableas modificaciones con el paso de los años, lo que ha permitido reducir los niveles de emisiones contaminantes manteniéndolas dentro de los rangos establecidos en las normas, dichas mejoras han permitido la reducción de las emisiones

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convirtiéndolas en un dispositivo altamente efectivo que permite reducir el 90% 1 de los agentes nocivos. En la Tabla 3.1 se especifica cómo actúa el convertidor catalítico sobre cada gas y la efectividad de dicho proceso2

Estos resultados son el fruto de años de investigación (Fig. 3.2), que han conseguido un refinamiento mejor de los combustibles, lo que incluye una eliminación total o parcial del plomo que interfiere en el correcto funcionamiento del catalizador, llegando hasta en algunos casos la eliminación de la capacidad de reaccionar adecuadamente a los procesos químicos; sumándose además a esta la implementación de nuevas tecnologías que incluyen el uso de convertidores catalíticos y tecnologías más limpias preocupadas del medio ambiente.

EASTERN CATALYTIC CONVERTERS, 2009, “Catálogo Universal Converters”. www.easterncatalytic.com ;(Julio 2009) 2 http://www.ecovehiculos.gob.mx/referencias2.php?referencia_id=81 (Enero 2010) 1

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A pesar de los innumerables beneficios que trae consigo la implementación del convertidor catalítico en los sistemas de escape, hay que tener en cuenta que su uso resta potencia al motor, afectando además al consumo de combustible (alrededor de un 5% más de combustible), además de que el convertidor catalítico tiene una vida limitada de unos 80000 km aproximadamente, pese a esto las normas anti contaminación establecen el uso obligatorio del mismo y un continuo mantenimiento e incluso el intercambio en el caso de que no cumpla con los niveles establecidos 3. 2.1.1. UBICACIÓN. El convertidor catalítico forma parte del sistema de escape, como se aprecia en la figura (Fig. 3.3), en una posición cercana al motor detrás de la sonda lambda, con el fin de adquirir rápidamente la temperatura de funcionamiento (250°C aproximadamente), aunque no es totalmente efectivo hasta que supera los 400°C, llegando a alcanzar 900°C en condiciones extremas de uso de vehículo que le permita funcionar bajo condiciones óptimas da trabajo4

EASTERN CATALYTIC CONVERTERS, 2009, “Catálogo Universal Converters”. www.easterncatalytic.com ;(Julio 2009) 4 Gonzales, J; Gonzales P; Catálisis, “Automóvil y Medio Ambiente” Anuales de la Real Sociedad Española de Química; Departamento de Ingeniería Química; Facultad de Ciencias, Universidad del País Vasco. 3

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2.1.2. FUNCIONAMIENTO. El convertidor catalítico es el encargado de neutralizar los tres gases más dañinos que emite el motor de combustión interna: Hidrocarburos no combustionados (HC), Monóxido de carbono (CO) y Óxidos de nitrógeno (NO x).

Los gases de escape producto de la combustión en el interior de los cilindros son expulsados hacia el exterior del motor a través del sistema de escape, antes de salir completamente del vehículo se filtran a través del convertidor catalítico como se aprecia en la (Fig. 3.4) el cual es calentado por estos gases que tienen una temperatura mayor a los 200°C, las mejores condiciones de funcionamiento de los catalizadores suceden a 16

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partir de esta temperatura. Un vehículo en condiciones normales de uso, arrancando en frío, alcanza estas condiciones en apenas 30 segundos. Esta condición es necesaria para que se activen los metales catalizadores. A medida que los gases de escape pasan por el convertidor catalítico, reaccionan con el recubrimiento de metales preciosos y se transforman en gases inertes como: agua (H 2O), Nitrógeno (N2) y Dióxido de carbono (CO2) que resultan menos perjudiciales a la salud y el medio ambiente. Para que el convertidor catalítico funcione adecuadamente se requiere que los componentes gaseosos que ingresen en este sean teóricamente equivalentes producto de una combustión completa, lo que implica un factor lambda igual a 1, dichas condiciones son indispensables para el correcto funcionamiento del convertidor catalítico además que evitarán que éste se deteriore rápidamente. 2.1.3. ELEMENTOS. Para el desarrollo de los nuevos diseños de convertidores catalíticos para la protección del medio ambiente se ha tomado en cuenta tres elementos indispensables: 

Selección de un material catalítico con las suficientes posibilidades de llevar a cabo la reducción de los productos.



Diseño geométrico adecuado, tanto en forma como en tamaño del convertidor catalítico.



Forma y el tamaño de los monolitos, así como el material del que son fabricados.

El convertidor catalítico se encuentra conformado por los siguientes elementos (Fig. 3.5): 

Carcasa metálica



Revestimiento aislante



Monolitos

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Convertidores Catalíticos Carcasa metálica.

Fig. 3.6. Carcasa del convertidor catalítico, pate superior e inferior 5 La carcasa metálica (Fig. 3.6) tiene la forma muy similar a la de un silenciador, está fabricada de acero inoxidable, sellada y aislada, es la encargada de proteger a los monolitos del convertidor catalítico del exterior pues provee rigidez y fijación a los mismos, además de hermeticidad y amortiguación de las posibles vibraciones, la mitad superior e inferior son completamente sólidas, con la diferencia entre ellas que la inferior se encuentra cubierta por una pantalla perforada con pequeños orificios que permiten disipar el calor generado en el interior evitando que éste se recaliente. Esto sirve para ayudar especialmente a los vehículos bajos. Revestimiento aislante. Es una malla metálica que envuelve al monolito con el propósito de

cerrar

posibles espacios dejados entre la carcasa y los monolitos (Fig. 3.7), entre sus funciones está de que sirve como colchón para amortiguar las vibraciones generadas, además, aísla de las altas temperaturas generadas

en

el

convertidor

catalítico (entre 400º y 800ºC) al exterior de éste evitando que éstas tengan un contacto directo con el medio ambiente lo que puede incluso generar incendios.

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Convertidores Catalíticos Monolitos.

Se encuentra en el interior de la carcasa y recubiertos por la malla protectora son de forma ovalada o cilíndrica, en su fabricación se utiliza una gran variedad de materiales (Tabla 3.2), dependiendo del tipo de requerimientos de los mismos, por ejemplo, los que son utilizados en la empresa automotriz (monolitos cerámicos), se precisa que éstos posean una alta resistencia al choque térmico, por lo cual se utiliza cordierita 6 (2MgO2Al2O3-5SiO2) que tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica, mientras que los monolitos metálicos son utilizados cuando la resistencia al impacto es alta.

Características del monolito. Su estructura es similar a un panal de abejas (celdillas), juntos forman millares de canales paralelos sumamente delgados y atravesados longitudinalmente, están dispuestos de tal forma que su superficie de contacto equivale a tres canchas de futbol. El número de canales o celdas por unidad de superficie de sección trasversal generalmente está comprendido entre 1 – 100 celdas/cm2 (por lo general 70 celdas/cm2), con espesores de pared que varían entre los 0,2 y 1,4mm. En cuanto a

La cordierita, es un mineral formado por un silicato de magnesio y aluminio, de fórmula Al3Mg2AlSi5O18.En cerámica, los materiales con su composición, son muy utilizados en los elementos donde se requiere baja expansión térmica y alta resistencia al choque térmico, como son los elementos del horno, placas de carga, soportes, estanterías para platos etc.).La cordierita ofrece una baja resistencia. 6

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dimensiones externas se suelen preparar con longitudes de 10 – 150 cm y diámetros comprendidos entre los 3 – 30 cm. El tamaño de las celdas del monolito normalmente está condicionado por la presencia y el grosor de las partículas o cenizas en suspensión. La textura porosa del material y el espesor de las paredes de las celdas del catalizador son parámetros importantes a los procesos de transferencia de masa y calor que hacen posible la trasformación deseada. La sección trasversal (Fig. 3.8) es preferiblemente redonda u ovalada para el uso en vehículos, aunque existen también celdas catalíticas cuadradas pero éstas en cambio son utilizadas en el ámbito industrial.

En el diseño de estos elementos se considera fundamentalmente el material utilizado en su fabricación, geometría y dimensiones de la sección trasversal y geometría y dimensiones externas, cuyos valores dependen de la aplicación específica del catalizador. Cada una de las celdas del monolito están formadas por una superficie rugosa que permite aumentar la superficie de contacto de los gases de escape hasta unas 7000 veces7, en esta superficie rugosa se encuentran incrustados los metales nobles cuya composición química tiene una gran importancia en la duración del convertidor catalítico que permite llevar a cabo el proceso de catálisis.

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Blanco, Jesús; “Catálisis para la Protección Ambiental”; Instituto de Catálisis y Petroquímica; CSIC

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Clasificación de los monolitos.

La clasificación de los monolitos depende del material del cual han sido fabricados, pudiéndose anotar los cerámicos y metálicos. Monolitos cerámicos. Básicamente está compuesto por silicato de magnesio-aluminio, es de forma cilíndrica, el proceso de fabricación se lo hace por medio de la extrusión de la pasta formada por la unión de todos los materiales pulverizados, después de lo cual es sometido a tratamiento térmico. (Fig. 3.10)

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Este tipo de monolito es el más usado puesto que resulta más económico y de fácil adquisición.

Monolito metálico. Está compuesto por hojas metálicas de 0,01 mm de espesor arrollado en espiral para hacer una estructura igual a la del monolito anterior, tiene mayores ventajas respecto al cerámico como una mayor resistencia a las altas temperaturas y su menor contrapresión al motor. Este tipo de catalizador es muy poco empleado debido a su elevado costo (Fig. 3.11).

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Estos monolitos son corrugados de manera tal que las hojas metálicas planas y onduladas se disponen alternativamente, para posteriormente ser

enrolladas

dando lugar a monolitos de estructura semejante a los mostrados en la figura (Fig. 3.12).

2.1.4. TIPOS DE CONVERTIDORES CATALÍTICOS. La clasificación de los convertidores catalíticos en la industria se encuentra definida en función del número de vías que éste posee, esto es el número de gases a tratar, ya que dependiendo de esto se dispone los materiales preciosos en las celdas de cerámica de las que están fabricados y alojados en el interior para que la reacción química sea la adecuada y así disminuir los gases contaminantes a porcentajes permisibles. Dentro de esta clasificación de tienen: 

Una vía o de mezcla pobre para óxidos de nitrógeno



Dos vías o llamados también de oxidación



Tres vías o llamados también de oxidación-reducción

Cada tipo usa métodos y químicos ligeramente diferentes para reducir los elementos dañinos de la emisión de escape. Los modelos iniciales usaban una piedra catalítica granulada, pero los convertidores modernos están diseñados ahora con una cerámica de panel con flujo libre. El tipo de convertidor requerido en cada vehículo usa más de un tipo de convertidor para cumplir con los estándares de reducción de emisiones.

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Los tres tipos de convertidor mencionados requieren de condiciones similares para funcionar correctamente. Necesitan alcanzar una temperatura mínima de operación antes de que la oxidación se lleve a cabo. Este período de calentamiento a partir de que se enciende el vehículo, es cuando el convertidor es menos eficiente y expulsa los más contaminantes. Algunos vehículos utilizan un pre-convertidor pequeño en el sistema de escape muy cerca del motor para ayudar en este período de calentamiento. El tamaño pequeño y la proximidad al motor permiten que el calentamiento sea más rápido y empiece a funcionar en menos tiempo que el convertidor principal. También precalienta los gases y ayuda al convertidor principal a alcanzar la temperatura de operación más rápido.

2.1.4.1. De una vía de mezcla pobre para óxidos de nitrógeno. Está constituido únicamente por un catalizador de oxidación, actúa directamente sobre el Monóxido de Carbono (CO), convirtiéndolo en CO2

Todos los motores sean de diesel o de gasolina, operan de manera más eficiente con mezclas pobres, produciendo menos emisiones de CO, HC y en el caso de los diésel de partículas, pero a costa de un incremento en las emisiones de NO x. Los convertidores de mezcla pobre para NOx los cuales con materiales completamente distintos como catalizador son capaces de provocar la reacción de reducción en presencia de agentes oxidantes. La eficiencia de estos dispositivos es muy baja, cerca del 50 % que es muy inferior a la del convertidor de tres vías, los cuales trabajan con mezclas muy pobres, además no requieren tratamiento para HC y CO por las bajas emisiones de estos que normalmente producen. La restricción para el uso de estos convertidores sería que el diesel empleado no tenga más de 0.05 % en peso de azufre, ya que de lo contrario se degrada el catalizador.

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2.1.4.2. De dos vías (oxidación). El monolito cerámico está compuesto únicamente por un catalizador de oxidación, actúan sobre el Monóxido de Carbono (CO) y los Hidrocarburos no combustionados (HC), obteniendo como productos Dióxido de Carbono (CO2) y Agua (H2O),

Es el primer tipo de catalizador que se adaptó al automóvil, necesita exceso de oxígeno para funcionar y se ha utilizado típicamente en vehículos con carburador sin ningún sistema de regulación.

Sirven para acelerar la reacción entre el oxígeno y los hidrocarburos, y entre el oxígeno y el monóxido de carbono (reacciones de oxidación), de manera que los residuos de estos dos contaminantes en los gases de escape cuando pasan por el catalizador, reaccionan con el oxígeno y se transforman en bióxido de carbono y agua, logrando una disminución drástica en la concentración de estas sustancias en emisiones. Para su adecuado funcionamiento, este tipo de convertidores requiere que los gases se encuentren a una temperatura mínima, por lo cual en frío no proporciona buenos resultados, es necesario que la proporción aire-combustible con la que opera el motor sea pobre de manera que exista un excedente de oxígeno en los gases de escape para que pueda reaccionar con los contaminantes. 25

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Así mismo requiere que la gasolina empleada no contenga aditivos con plomo, ya que los residuos con plomo en las emisiones forman depósitos en la superficie del catalizador impidiendo el contacto posterior con los gases de escape. Esta situación con el plomo es tan grave que un solo tanque de gasolina con plomo utilizado reduce casi al 50 % la eficiencia del catalizador, también el azufre y el fósforo en la gasolina inhiben la función del catalizador en forma temporal.

2.1.4.3. De tres vías (oxidación-reducción). Un catalizador propiamente dicho es una sustancia que está presente en una reacción química en contacto físico con los reactivos, y acelera, induce o propicia dicha reacción sin actuar en la misma. De esta forma se dice que la reacción es "catalizada". Ejemplos de uso: reactores de producción de amoníaco, en donde se utilizan sustancias para acelerar y elevar el nivel de producción de NH3, sin que las mismas intervengan en las uniones atómicas pero que si estén presentes en la mezcla. Metales nobles que catalizan reacciones. Los metales nobles suelen usarse como catalizadores sólidos en numerosos procesos industriales. La simple presencia de una porción del metal en la cuba de reacción produce resultados muy superiores y con altos rendimientos. Un convertidor catalítico es un dispositivo instalado en la salida del múltiple de escape. Dentro de una carcasa de acero inoxidable se alojan miles de celdas catalíticas por donde circulan los gases de escape. Estas celdas son sumamente delgadas y dispuestas de tal forma que conforman una superficie de contacto con el gas equivalente a tres canchas de fútbol. Las celdas conforman una colmena cerámica recubierta por una capa amortiguadora que la protege de los golpes. La formulación incluye una serie de sustancias activas como óxido de aluminio, metales nobles (que hacen las veces de catalizadores sólidos): Platino, Rodio, Paladio y promotores y retardadores específicos que regulan la acción catalítica de los mismos. La función del convertidor catalítico, a veces sólo llamado convertidor o catalizador, es reducir las emisiones contaminantes al escape de un motor bien afinado. Esto lo hace a través de una combinación de calor y la presencia de algunos metales que favorecen y aceleran (el término adecuado es catalizar) algunas reacciones químicas, en este caso las de oxidación y reducción que se necesita para convertir los gases dañinos del escape en otros menos agresivos. Sin el calor suficiente y sin la presencia activa de los metales catalizadores, el convertidor catalítico no funciona.

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Los convertidores catalíticos están formados por molinos de óxidos de aluminio con una capa activa que tiene pequeñas cantidades de metal noble (platino, radio, paladio). Algunos modelos de vehículos anteriores traían un tipo de catalizador que, en vez de estar formado por un molino en forma de panal, tenía un recipiente lleno de perdigones de cerámica, recubiertos de metal noble. El convertidor de tres vías o de oxidación reduce los tres contaminantes principales: hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO) y óxidos de nitrógeno (NO). Los Catalizadores de tres vías, llamados así porque actúan eliminando los tres contaminantes principales en el mismo compartimento mediante acciones de oxidación y reducción, transformando a los mismos en compuestos no tóxicos: nitrógeno, agua y dióxido de carbono. Están constituidos por una carcasa en las que se alojan 3 cámaras: la primera es un panal que reduce en gran parte los NO, convirtiéndolo en nitrógeno molecular (N2) y oxígeno no molecular (O2), es decir, en los mismos gases que componen el aire que respiramos normalmente; la segunda cámara recibe el aire fresco; y la tercera cámara oxida el CO (monóxido de carbono) y los HC (hidrocarburos) convirtiéndolos en CO2 (bióxido de carbono) y H2O (agua). La cámara de oxidación requiere una mezcla pobre en el motor; la mezcla requiere una mezcla rica. Por consiguiente, el catalizador de tres vías (de oxidación- reducción) tiene un margen estrecho de funcionamiento óptimo para los tres gases y necesita que el motor trabaje con una mezcla estequiométrica (14.7 de aire por 1 de gasolina). Para mantener un control preciso de la mezcla, se incorporó el censor de oxígeno o sonda lambda. Todos los convertidores catalíticos necesitan alcanzar su temperatura mínima de operación para que las reacciones de oxidación y reducción se empiecen a producir. Para que el catalizador funcione a su máxima eficiencia, la temperatura de los gases debe ser cerca de los 315°C o mayor. Mientras calienta el motor, inmediatamente después del arranque, el vehículo es menos eficiente y arroja la mayor parte de los contaminantes. Por eso algunos vehículos utilizan un pre convertidor o pre catalizador en el sistema de escape, inmediatamente después del múltiple; su tamaño pequeño y su proximidad le permite al motor calentarse más rápido y empezar a funcionar en menos tiempo que le convertidor principal. Además, al precalentar los gases del escape, el pre convertidor ayuda al convertidor principal alcance su temperatura de operación. Pero además del calor, para trabajar adecuadamente los convertidores catalíticos necesitan que la capa de metal noble permanezca activa, por lo tanto no se debe estar contaminad por plomo o estar cubierta de residuos de combustión. Por otro parte, para que los gases fluyan, el convertidor catalítico no debe está tapado, ya que se producirá 27

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una restricción en el sistema de escape. El aumento de la contrapresión causará una caída en eficiencia del motor y en la economía del combustible, e inclusive puede causar, si la compresión es severa, que el motor se detenía completamente después de arrancar o en condiciones de marcha bajo carga. Estos y otros síntomas pueden indicar averías en el convertidor catalítico y por consiguiente el primer paso sería dialogar con el conductor del vehículo. Este es básicamente un catalizador de dos vías al que se le ha agregado otro metal que funciona también como catalizador, pero que exclusivamente sirve para acelerar la reacción de descomposición del óxido nitroso a nitrógeno molecular y oxígeno (reacción de reducción). Este tipo de catalizador reduce a niveles insignificantes la concentración de los tres contaminantes principales en los vehículos a gasolina. Para lograr la descomposición de los óxidos nitrosos, siendo ésta una reacción de reducción, se requiere que no existan agentes oxidantes como el oxígeno en los gases de escape, por lo cual el vehículo debe operar con mezclas ricas o estequiométricas. Sin embargo para lograr las reacciones de oxidación mediante las cuales se transforman los HC y el CO se requiere la presencia de oxígeno y por consiguiente mezclas pobres. Esto parece algo contradictorio, pero existe un estrecho margen de proporciones airecombustible en las cuales la cantidad de oxígeno en los gases de escape es tal, que permite que se lleven a cabo ambas reacciones, de oxidación y de reducción de forma simultánea con un grado razonable de eficiencia. El uso de convertidores catalíticos de tres vías requiere que el automóvil tenga un sistema electrónico de inyección, ya que únicamente de esta manera se puede mantener constante la proporción aire-combustible, en el rango adecuado que permita el funcionamiento del catalizador. El convertidor denominado de tres vías es el utilizado en todos los automóviles de manufactura posterior a 1994 en México y esencialmente en todos los países donde es obligatorio el uso de convertidores. El catalizador promueve de manera simultánea la oxidación de los hidrocarburos remanentes de la combustión, la oxidación del monóxido de carbono y la reducción del monóxido de nitrógeno a nitrógeno, como se observa en la reacción 1.

La mayoría de los automóviles modernos están equipados con convertidores catalíticos de tres vías. Las tres vías se refieren a las tres emisiones reguladas que ayudan a 28

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reducir moléculas de NOx, monóxido de carbono (CO) y COV (hidrocarburos sin quemar). El convertidor utiliza dos tipos diferentes de catalizadores, uno de reducción y otro de oxidación.

En este caso el catalizador es un líquido, pero puede ser sólido o gaseoso. En este convertidor catalítico se realizan las dos reacciones de oxidación y reducción, ha sido considerado como catalizador ideal, elimina los tres contaminantes principales (CO, HC y NOx) fruto de la combustión incompleta del motor, prácticamente todos los vehículos fabricados en la actualidad equipan este tipo de convertidor catalítico. Se requiere una regulación de la mezcla aire combustible muy precisa (cercano y casi igual a la relación estequiométrica) para su correcto funcionamiento, por lo que necesita sistemas electrónicos de gestión de combustible. Está constituido de dos catalizadores uno de oxidación y otro de reducción, ubicados en el mismo compartimiento uno a tras del otro. En este proceso ocurren las siguientes reacciones:

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Condiciones para que funcione correctamente. La proporción entre la cantidad de aire y combustible que se introduce en la cámara se ajustará a límites establecidos 14,5/1 (Limite Lambda: 1). Los motores con mezclas pobres de lambda mayor a 1 son más económicos pero emiten mucha mayor concentración de N 2 O 3. Los niveles ricos (lambda menor a 1) emiten más hidrocarburos incombustibles y CO (monóxido de carbono, una de las sustancias más tóxicas). La temperatura debe ser mayor a 250º C para que se produzca la catálisis y el dispositivo sea efectivo. Se diseña al catalizador con un calefactor auxiliar para garantizar que la temperatura llegue a ese rango antes de 90 segundos. Con mezcla rica y más de 500º C se remueve el azufre depositado en el interior del dispositivo, produciendo ácido sulfúrico de olor fuerte y desagradable, que a niveles superiores a 10 ppm es muy dañino para la salud. El umbral del mal olor está muy por debajo de esos niveles, así el usuario puede detectar el problema sin arriesgar su salud, y al menor indicio de mal olor llevar su unidad al especialista.

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3.1. IMPORTANCIA DE LOS CONVERTIDORES CATALÍTICOS. La importancia que ha tomado el convertidor catalítico en el presente ha conseguido que éste forme parte fundamental de cualquier motor, al inicio, los convertidores catalíticos reducían apenas un 50% de las emisiones vehiculares, con el desarrollo e implementación de la sonda lambda las emisiones vehiculares han sido reducidas hasta en un 90%, esta sonda ha sido incluida en los diseños de los vehículos desde hace 30 años. Otra importante ventaja del uso de los convertidores catalíticos en los motores es que aparte de disminuir las emisiones contaminantes con un correcto mantenimiento del vehículo se obtiene un mejor desempeño del motor.

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Bioquímica 4.1.

Convertidores Catalíticos POSIBLES

DAÑOS

QUE

PUEDE

SUFRIR

UN

CONVERTIDOR

CATALÍTICO. Una vez que el convertidor catalítico deja de cumplir adecuadamente con todas sus funciones, pierde su habilidad para realizar los procesos químicos que reducen los niveles de emisiones y por ende eleva el grado de contaminación del ambiente. La mayor parte de los convertidores catalíticos falla debido a la falta de ajuste del motor, principalmente la mezcla incorrecta de aire combustible, cables desgastados o incluso válvulas mal sincronizadas, esto impide que el combustible se queme completamente en los cilindros, este combustible se filtra hacia la salida de los gases de escape y se quema en los paneles del convertidor catalítico, pudiéndose éstos recalentarse e incluso fundirse. Otra falla común que suele suceder en los convertidores catalíticos es la falla del sensor de oxígeno, la cual regula la correcta composición de la mezcla aire combustible, en el instante que se produce la falla puede obtenerse una mezcla muy rica o en su defecto muy pobre. Si la mezcla es muy rica, el convertidor catalítico podría fundirse, como se mencionó anteriormente, pero si es muy pobre el convertidor catalítico no podrá convertir los hidrocarburos en compuestos inofensivos. La fugas de aceite hacia el tubo de escape también se consideran dañinas para el convertidor catalítico, cuando el aceite se combustiona se produce hollín, que cubre las paredes de los paneles e impide el paso del aire, de esta manera los gases de escape no salen del motor disminuyendo la eficacia de reducción de las emisiones impidiendo que el convertidor catalítico funcione correctamente, disminuyendo la potencia del motor. Los golpes y las excesivas vibraciones debidas a baches, etc. también pueden provocar que el convertidor catalítico deje de funcionar, ya que el material del que está constituido es cerámico, en el momento que éste sufre golpes o excesivas vibraciones éstos pueden romperse, interrumpiendo el paso normal de aire lo que provoca un incremento de la contrapresión, recalentando el motor y perdiendo potencia. Se puede detectar que el convertidor catalítico está presentando algún tipo de fallas analizando los resultados obtenidos en el test de emisiones de los gases de escape, o en el caso de que el motor se sobrecaliente, si el aprovechamiento del combustible es pobre, entre las más importantes.

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Es importante anotar que los daños causados en el convertidor catalítico son irreversibles, esto es, una vez que éste se desgasta o se daña, pierde todas sus propiedades de catalización y es imprescindible cambiarlo por uno nuevo Como no se tiene la cultura de realizar continuamente un mantenimiento del convertidor catalítico, puede sospecharse que el mismo está fallando cuando se empieza a tener problemas con el sobrecalentamiento del motor, o si existe un pobre aprovechamiento de combustible, etc. Pero para poder determinar de una manera real si el convertidor está funcionando o no adecuadamente debe realizarse la prueba de emisiones de gases de escape con el analizador de gases. Cuando se determina que el convertidor catalítico no está funcionando adecuadamente, pueden realizarse tareas de mantenimiento y en el caso que sea necesario éste deberá ser reemplazado, con esto se evitan posibles daños al motor.

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5.1.

ALGUNAS

FALLAS

COMUNES

DE

LOS

CONVERTIDORES

CATALÍTICOS. Los convertidores catalíticos requieren de muy poco mantenimiento y tienen un larga vida útil si no se golpea y si se tiene el motor bien afinado. En caso contrario, las posibles fallas pueden ser: 1. Que se llegue a fundir, atascar o romper el bloque de cerámica. Cuando el bloque de cerámica se funde, el paso de los gases se tapa, esto pasa cuan el convertidor llega estar demasiado caliente y se debe generalmente, a que el motor está mandando gasolina sin quemas al escape. EL exceso de gasolina se inflama dentro del convertido y produce un aumento de temperatura que puede llegar a derretir a la cerámica que contiene a los elementos catalizadores. La gasolina sin quemar se puede deber a bujías o válvulas del motor en mal estado pero también puede ser consecuencia que el motor haya estado trabajando mucho con una mezcla rica. En los motores viejos con carburador, un flotador puede ser la causa, pero en los motores nuevos de inyección electrónica de combustible la causa puede ser que el motor no esté entrando al “ciclo cerrado”, o sea el modo normal cuando la computadora regula la mezcla aire-combustible para reducir las emisiones. 2. Un sensor de oxígeno en mal estado o un sensor del refrigerante puede estar dando a la computadora información falsa: si el sensor de oxígeno es débil o ya no trabaja hará que la computadora reaccione como si el motor estuviera trabajando con mezcla pobre. Un sensor de temperatura del refrigerante que siempre indica máquina fría también mantendrá al circuito abierto, lo que producirá un exceso permanente de combustible. Pero también puede que no se a la falla en el sensor. No traer termostato que se queda abierto o que es muy frío para el tipo de motor puede impedir que éste alcance su temperatura normal de operación. 3. Otra causa de que le convertidor se atasque es el excesivo consumo de aceite: las guías de válvulas o los sellos gastados pueden hacer que el aceite pase a las cámaras de combustión. Lo mismo pasa cuando los anillos o los cilindros están desgastados o dañados. El aceite puede formar mucho carbón y las partículas de metal que se encuentran en el aceite puede contaminar a los elementos catalizadores. Un chequeo de compresión y un control de control de fugas le dirán si los anillos te están fallando; la oscilación de la aguja del vacuómetro le ayudará a detectar guía de válvulas desgastadas. Por los mismos 34

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Convertidores Catalíticos motivos, cuando se hace cambia de aceite el motor no debe sobrepasarse el nivel indicado de la bayoneta.

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Convertidores Catalíticos CONCLUSIONES.

Con toda la información recopilada y procesada podemos concluir que el convertidor catalítico es necesario y fundamental en los automóviles ya que con este se puede reducir gran número de gases contaminantes en el aire para beneficiar nuestra salud y la de todos los que nos rodean, así como contribuiremos a el mejoramiento y restauración del ambiente, evitando que se siga deteriorando, cualquier marca de convertidor catalítico que tenga nuestro vehículo es útil ya que todos realizan la misma función, es muy conveniente invertir en el porqué, como ya lo mencionamos ayudara a la preservación del ambiente y a la mejora de la calidad del aire que respiramos. Tal vez una de las desventajas del convertidor catalítico sería su adquisición y mantenimiento ya que puede estar fuera del presupuesto de muchos propietarios de vehículos, aunque los modelos actuales de automóviles, ya lo traen incluido. El uso de estos dispositivos reduce la emisión de contaminantes, pero no la elimina totalmente; por lo que es necesario seguir invirtiendo en la búsqueda de nuevos dispositivos para la reducción de contaminantes, o medios de transporte alternativos.

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ENLACES CONSULTADOS

http://prosil.com.mx/files/convertidor_catalitico_web.pdf http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2255/1/CD-2998.pdf http://topix.landrover.jlrext.com/topix/service/archive/78730/convertidor%20catal tico.pdf http://www.ecovehiculos.gob.mx/referencias2.php?referencia_id=81 http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/40210/1/martinezjimenezeduardo.pdf

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