El catalizador tiene como misión disminuir los elementospolucionantes contenidos en los gases de escape de unvehículo mediante la técnica de la catálisis. Se trata de undispositivo instalado en el tubo de escape, cerca del motor,ya que ahí los gases mantienen una temperatura elevada.Esta energía calorífica pasa al catalizador y eleva su propiatemperatura, circunstancia indispensable para que este dis-positivo tenga un óptimo rendimiento, que se alcanza entrelos 400 y 700 grados centígrados.

Exteriormente el catalizador es un recipiente de acero ino-xidable, frecuentemente provisto de una carcasa-pantallametálica antitérmica, igualmente inoxidable, que protegelos bajos del vehículo de las altas temperaturas alcanzadas.

En su interior contiene un soporte cerámico o monolito, deforma oval o cilíndrica, con una estructura de múltiples cel-dillas en forma de panal, con una densidad de éstas deaproximadamente 450 celdillas por cada pulgada cuadra-da (unas 70 por centímetro cuadrado). Su superficie seencuentra impregnada con una resina que contiene ele-mentos nobles metálicos, tales como Platino (Pt) y Paladio(Pd), que permiten la función de oxidación, y Rodio (Rh), queinterviene en la reducción. Estos metales preciosos actúancomo elementos activos catalizadores; es decir, inician yaceleran las reacciones químicas entre otras sustancias conlas cuales entran en contacto, sin participar ellos mismos enestas reacciones. Los gases de escape contaminantes gene-rados por el motor, al entrar en contacto con la superficieactiva del catalizador son transformados parcialmente enelementos inócuos no polucionantes.

Protección elástica

Pantallatérmica

Cajainoxidable

Estructura decerámica

En qué consiste el catalizador

Catalizador y accesorios opcionales

Pantalla Térmicasuperior

Catalizador

Pantalla Térmicainferior

Componentes principales de la cámaradel catalizador

Concha superior(Chapa acero inoxidable)

Banda de protección flexible

Concha inferior(Chapa acero inoxidable)

Monolitos deCerámica

Constitución del catalizador de tipocerámico

Soporte cerámico refractario de silicatode Aluminio y Magnesio

Lecho rugoso para aumentar la superficiede exposición a los gases de óxido deAluminio (Corindón)

Metales activos (Platino, Rodio, Paladio)

Sección útil de paso de gases 70 % sección totalTemperatura de reblandecimiento ~1000oC

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Combustión en motores de explosiónCombustible = Gasolina formada por Hidrocarburos (HC)Comburente = Oxígeno (O2)El O2 procede del aire atmosférico (en volumen 21% de O2 y 79 % de N2)

* Combustión ideal con mezcla estequiométrica

* Combustión real

Gasolina Aire

Anhídrido Carbónico (CO2)Nitrógeno (N2)

Oxígeno (O2)

Monóxido de Carbono (CO)

Hidrocarburos (HC)

Oxidos de Nitrógeno (NOx)

Carbonilla

Anhídrido Sulfuroso (SO2)

Sales de Plomo

Oxidantes}} Eliminados con

catalizador

Eliminados dela gasolina

Compresión/Encendido/Quemado

Agua (H2O)

Gasolina (1 Kg) Aire (14,7 Kg)

Anhídrido Carbónico (CO2)

Compresión/Encendido/Quemado

Agua (H2O)Nitrógeno (N2)

Los gases emitidos por un motor de combustión interna degasolina son, principalmente, de dos tipos: inofensivos y con-taminantes.

Los primeros están formados, fundamentalmente, porNitrógeno, Oxígeno, Dióxido de Carbono, vapor de agua eHidrógeno. Los segundos o contaminantes están formados,fundamentalmente, por el Monóxido de Carbono,Hidrocarburos, Oxidos de Nitrógeno y Plomo.

El Nitrógeno es un gas inerte que se encuentra presente enel aire que respiramos en una concentración del 79%.Debido a las altas temperaturas existentes en el motor, elNitrógeno se oxida formando pequeñas cantidades deOxidos de Nitrógeno, aunque sea un gas inerte a temperatu-ra ambiente.

El Oxígeno es uno de los elementos indispensables para lacombustión y se encuentra presente en el aire en una con-centración del 21%. Si su mezcla es demasiado rica o dema-siado pobre, el Oxígeno no podrá oxidar todos los enlaces deHidrocarburos y será expulsado con el resto de los gases deescape.

El vapor de agua se produce como consecuencia de lacombustión, mediante la oxidación del Hidrógeno, y se libe-ra junto con los gases de escape.

El Dióxido de Carbono producido por la combustión com-pleta del Carbono no resulta nocivo para los seres vivos yconstituye una fuente de alimentación para las plantas ver-des, gracias a la fotosíntesis. Se produce como consecuen-cia lógica de la combustión, es decir, cuanto mayor es suconcentración, mejor es la combustión. Sin embargo, unincremento desmesurado de la concentración de Dióxidode Carbono en la atmósfera puede producir variaciones cli-máticas a gran escala (el llamado efecto invernadero).

El Monóxido de Carbono, en concentraciones altas y tiem-pos largos de exposición puede provocar en la sangre latransformación irreversible de la Hemoglobina, moléculaencargada de transportar el oxígeno desde los pulmones alas células del organismo, en Carboxihemoglobina, incapazde cumplir esa función. Por eso, concentraciones superioresde CO al 0,3 % en volumen resultan mortales.

La falta de oxígeno en la combustión hace que ésta no seproduzca completamente y se forme Monóxido de Carbonoen lugar de Dióxido de Carbono. En un vehículo, la apariciónde mayores concentraciones en el escape de CO indican laexistencia de una mezcla inicial rica o falta de oxígeno.

Tipos de gases producidos en lacombustión y sus consecuencias

Contaminantes

Inofensivos

Los Hidrocarburos, dependiendo de su estructura molecu-lar, presentan diferentes efectos nocivos. El Benceno, porejemplo, es venenoso por sí mismo, y la exposición a este gasprovoca irritaciones de piel, ojos y conductos respiratorios; siel nivel es muy alto, provocará depresiones, mareos, doloresde cabeza y náuseas. El Benceno es uno de los múltiplescausantes de cáncer. Su presencia se debe a los compo-nentes incombustibles de la mezcla o a las reacciones inter-medias del proceso de combustión, las cuales son tambiénresponsables de la producción de Aldehídos y Fenoles.

La presencia simultánea de Hidrocarburos, Oxidos deNitrógeno, rayos ultravioleta y la estratificación atmosféricaconduce a la formación del smog fotoquímico, de conse-cuencias muy graves para la salud de los seres vivos.

Los Oxidos de Nitrógeno no sólo irritan la mucosa sino queen combinación con los Hidrocarburos contenidos en elsmog y con la humedad del aire producen Acidos Nitrosos,que posteriormente caen sobre la tierra en forma de lluviaácida y contaminan grandes áreas, algunas veces situadasa cientos de kilómetros del lugar de origen de la contamina-ción.

El Plomo es el metal más peligroso contenido en los aditi-vos del combustible. Inhalado puede provocar la formaciónde coágulos o trombos en la sangre, de gravísimas conse-cuencias patológicas. Se encuentra presente en las gasoli-nas en forma de Tetra-etilo de Plomo y se utiliza en suproducción para elevar su índice de octano y, también, enmotorizaciones antiguas como lubricante de los asientos deválvulas. En las gasolinas sin Plomo se ha sustituido este metalpor otros componentes menos contaminantes que tambiénproporcionan un alto índice de octano.

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Potencia y consumo en función deLambda para un motor genérico

100

70

80

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POTENCIA

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Mezcla rica Mezcla pobreLAMBDA

CONSUMO

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Emisión gases en función de Lambdapara un motor genérico antes delCatalizador

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CO2

CO

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Emisiones CO(Gasolina parcialmente quemada) antes y después del catalizador

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Volumen %

Mezcla pobreLAMBDAMezcla rica

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