El catalizador tiene como misión disminuir los elementospolucionantes contenidos en los gases de escape de unvehículo medi...
Catalizador y accesorios opcionalesPantalla TérmicasuperiorCatalizadorPantalla Térmicainferior
Componentes principales de la cámaradel catalizadorConcha superior(Chapa acero inoxidable)Banda de protección flexibleConc...
Constitución del catalizador de tipocerámicoSoporte cerámico refractario de silicatode Aluminio y MagnesioLecho rugoso par...
Combustión en motores de explosiónCombustible = Gasolina formada por Hidrocarburos (HC)Comburente = Oxígeno (O2)El O2 proc...
Los gases emitidos por un motor de combustión interna degasolina son, principalmente, de dos tipos: inofensivos y con-tami...
Los Hidrocarburos, dependiendo de su estructura molecu-lar, presentan diferentes efectos nocivos. El Benceno, porejemplo, ...
CoeficienteLambdaycaracterísticasdemezclaλ=PesorealdeaireconsumidoporKgdegasolinaPesoteóricodeairequesedeberíaconsumirporK...
Potencia y consumo en función deLambda para un motor genérico1007080900,6 0,8 1 1,2 1,4POTENCIACVMezcla rica Mezcla pobreL...
Emisión gases en función de Lambdapara un motor genérico antes delCatalizadorNOxCO2COHCO2PPM3000200010001510500,6 0,8 1 1,...
Emisiones CO(Gasolina parcialmente quemada)antes y después del catalizador824600,6 0,8 1 1,2 1,4DESPUESANTESVolumen %Mezcl...
Emisiones HC(Gasolina sin quemar)antes y después del catalizador400010002000300000,6 0,8 1 1,2 1,4ANTESPPMDESPUESMezcla po...
Emisiones de NOx(Oxido de Nitrógeno)antes y después del catalizador400010002000300000,6 0,8 1 1,2 1,4ANTESPPMDESPUESMezcla...
ProcesoquímicointernodelcatalizadorCONOxHCPROCESOOxidaciónOxidaciónReducciónCOMBINACIONO2O2CORESULTADOCO2CO2+AguaCO2+Nitró...
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  1. 1. 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 elásticaPantallatérmicaCajainoxidableEstructura decerámicaEn qué consiste el catalizador
  2. 2. Catalizador y accesorios opcionalesPantalla TérmicasuperiorCatalizadorPantalla Térmicainferior
  3. 3. Componentes principales de la cámaradel catalizadorConcha superior(Chapa acero inoxidable)Banda de protección flexibleConcha inferior(Chapa acero inoxidable)Monolitos deCerámica
  4. 4. Constitución del catalizador de tipocerámicoSoporte cerámico refractario de silicatode Aluminio y MagnesioLecho 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~1 mm~0,1mm~70 celdas/cm2
  5. 5. 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 realGasolina AireAnhídrido Carbónico (CO2)Nitrógeno (N2)Oxígeno (O2)Monóxido de Carbono (CO)Hidrocarburos (HC)Oxidos de Nitrógeno (NOx)CarbonillaAnhídrido Sulfuroso (SO2)Sales de PlomoOxidantes}}Eliminados concatalizadorEliminados dela gasolinaCompresión/Encendido/QuemadoAgua (H2O)Gasolina (1 Kg) Aire (14,7 Kg)Anhídrido Carbónico (CO2)Compresión/Encendido/QuemadoAgua (H2O)Nitrógeno (N2)
  6. 6. 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 consecuenciasContaminantesInofensivos
  7. 7. 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.
  8. 8. CoeficienteLambdaycaracterísticasdemezclaλ=PesorealdeaireconsumidoporKgdegasolinaPesoteóricodeairequesedeberíaconsumirporKg.degasolinaX14,7=XAireMezclaλCasossegúnmezclareal(x)<14,7=14,7>14,7DefectoEquilibrioExcesoRicaEstequiométricaPobre<1=1>1%MezclaConsecuencias<0,750,75÷0,850,85÷0,95ElmotorseahogaylamezclanoinflamaporloqueelmotordejadefuncionarMezclademasiadorica,queenusoinstantáneo,proporcionaincrementosdepotenciaPotenciamáximaenrégimencontínuo(pendiente,adelantamientos,etc.)RicaNormalPobre0,95÷1,051,05÷1,151,15÷1,30>1,30Conducciónnormal(regímenesdecrucero)MínimoconsumoconligerapérdidadepotenciaDisminuciónconsiderabledepotenciaconaumentodeconsumoporpérdidaderendimientoElmotornofunciona,nosepropagalallama
  9. 9. Potencia y consumo en función deLambda para un motor genérico1007080900,6 0,8 1 1,2 1,4POTENCIACVMezcla rica Mezcla pobreLAMBDACONSUMO908070gr/CVh
  10. 10. Emisión gases en función de Lambdapara un motor genérico antes delCatalizadorNOxCO2COHCO2PPM3000200010001510500,6 0,8 1 1,2 1,4Mezcla rica Mezcla pobreLAMBDAV(%)
  11. 11. Emisiones CO(Gasolina parcialmente quemada)antes y después del catalizador824600,6 0,8 1 1,2 1,4DESPUESANTESVolumen %Mezcla pobreLAMBDAMezcla rica
  12. 12. Emisiones HC(Gasolina sin quemar)antes y después del catalizador400010002000300000,6 0,8 1 1,2 1,4ANTESPPMDESPUESMezcla pobreLAMBDAMezcla rica
  13. 13. Emisiones de NOx(Oxido de Nitrógeno)antes y después del catalizador400010002000300000,6 0,8 1 1,2 1,4ANTESPPMDESPUESMezcla pobreLAMBDAMezcla rica
  14. 14. ProcesoquímicointernodelcatalizadorCONOxHCPROCESOOxidaciónOxidaciónReducciónCOMBINACIONO2O2CORESULTADOCO2CO2+AguaCO2+NitrógenoENTRADACOGasolinaNOxCONOxHCC9H20+14O22NOx+2XCO2CO29CO2+10H2ON2+2XCO2COC9H20NOx2CO+O2

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