Este documento describe el funcionamiento del catalizador automotriz. El catalizador reduce los gases contaminantes de los automóviles antes de liberarlos a la atmósfera mediante reacciones químicas. Contiene dos tipos de catalizadores, uno de reducción que descompone los óxidos de nitrógeno y uno de oxidación que convierte monóxido de carbono e hidrocarburos en dióxido de carbono. El catalizador es importante para reducir el impacto ambiental de las emisiones de los vehículos y luchar contra el efecto invernader

1. CATALIZADOR
AUTOMOTRIZ
Control avanzado

2. Integrantes
■ Cruz Lara Daniel.
■ Hernandez Lopez Johanan
de Jesus.
■ Ruiz Martínez Jesús
Alberto.

3. Que es un catalizador
El catalizador es una
sustancia (compuesto o
elemento) capaz de
acelerar una reacción
química permaneciendo él
mismo inalterado, es decir
no se consume durante la
reacción. A este proceso se
le llama catálisis.

4. El catalizador produce modificaciones
químicas en los gases de escape de los
automóviles antes de liberarlos a la
atmósfera. Estas modificaciones tienen
como fin reducir la proporción de algunos
gases nocivos que se forman en el proceso
de combustión.
Función del convertidor catalítico

5. Tipos de Convertidores
Los catalizadores se clasifican en tres grandes grupos:
-De dos vías
Elimina el CO y el HC. Es el primer tipo de catalizador que se adoptó en el
automóvil. Necesita exceso de oxígeno para funcionar y se ha utilizado
típicamente en vehículos con carburador, es decir, sin sistemas de
regulación.
-De tres vías con sonda lambda.
Elimina los tres contaminantes principales CO, HC y NOx. Todos los
automóviles fabricados actualmente son equipados con este convertidor.
Para su correcto funcionamiento se requiere una regulación de la mezcla
aire-combustible muy precisa, por lo que necesita sistemas electrónicos de
gestión de combustibles, porque si la mezcla es muy rica no hay suficiente
oxígeno para la oxidación del CO y los HC, pero si la mezcla es pobre no
se produce la reducción de los NOx. Por lo tanto es necesario un dispositivo
que controle la composición de los gases de escape. Este dispositivo es la
sonda lambda.

6. -De tres vías con toma de aire
También se le llama “catalizador de tres vías de bucle abierto”. Son utilizados
exclusivamente en vehículos de fabricación americana.
Estos están constituidos por dos monolitos cerámicos independientes
montados en la misma carcasa metálica. Entre ambos monolitos se encuentra
un tubo de acero al que esta conectada una manguera precedente de una
bomba de aire movida por el motor.
Elimina los CO, HC y NOx. Lleva una primera etapa que elimina los NOx y la
segunda etapa que actúa como catalizador de dos vías eliminando los HC y
CO.
Nota: Se ha diseñado un catalizador con calefactor auxiliar para garantizar
que el convertidor llegue a su temperatura normal de funcionamiento (400-
600 grados centígrados ) en menos de 90 segundos.

7. Tipos de Catalizador:
■ Doble vía
En un catalizador de doble vía, usado mayormente en el motor Diesel, ocurren dos
reacciones simultáneas:
Oxidación de monoxido de carbono a dióxido de carbono: 2CO + O2 → 2CO2
Oxidación de hidrocarburos no quemados o parcialmente quemados a dióxido de carbono y
agua: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O
Este tipo de catalizadores se usan en motores diésel ya que trabajan con exceso de
oxígeno, generando unas tasas muy altas de Oxidos de Nitrógeno incompatibles con el
metal noble que los disocia.
En estos motores el NOx se elimina con la recirculación de gases de escape (EGR)
■ Triple vía
En un catalizador de triple vía ocurren tres reacciones simultáneas:
Reducción de óxidos de nitrógeno a nitrógeno y oxígeno: 2NOx → xO2 + N2
Oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono: 2CO + O2 → 2CO2
Oxidación de hidrocarburos no o parcialmente quemados a dióxido de carbono y agua:
CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O.

8. Posición del catalizador
Este dispositivo se encuentra en el tubo de escape muy cerca
del motor para que alcance rápidamente su temperatura
normal de funcionamiento que es de cuatrocientos a seiscientos
grados centígrados.

9. ¿Cuándo se produce la lluvia ácida?
La lluvia ácida se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes
contienen óxidos de azufre y nitrógeno procedentes de la combustión del carbón
y del petróleo en centrales eléctricas, en pequeñas y grandes industrias, en
viviendas y en vehículos, principalmente.
Estos óxidos se convierten en ácidos, que se precipitan a la Tierra, produciendo
daños en el agua (muerte de crustáceos y moluscos, desaparición del
fitoplancton), en el suelo (es absorbida por las raíces de las plantas provocando
su envenenamiento y, por tanto, su muerte), en las construcciones (las de
hormigón deben ser constantemente restauradas), y en la salud de los animales
y del ser humano se registra un incremento de enfermedades respiratorias,
casos de cáncer y debilitación en general del organismo.
Importancia del convertidor catalizador
Su importancia radica en que reduce el impacto ambiental de las emisiones
contaminantes nocivas de los vehículos. Es una medida eficaz para luchar contra
el efecto invernadero y la lluvia ácida provocada por una mala combustión de la
gasolina o gasoil.

10. El efecto invernadero es un fenómeno natural que tiene lugar en
nuestro planeta y que permite la existencia de la vida. Consiste en la
absorción y retención en la baja atmósfera, en forma de calor, de parte
de la energía solar reflejada por la Tierra, evitando que dicho calor se
escape e impidiendo, así, que la temperatura de la Tierra sea
demasiado baja. Los responsables de esta absorción y retención son las
nubes y los gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano,
óxidos de nitrógeno, ozono y los "clorofluocarbonos").
El aumento de estos gases en la atmósfera, debido a la actividad
humana, puede provocar la elevación de la temperatura del planeta,
es decir, el cambio del clima a nivel mundial. Pero, ¿cuáles pueden ser
las consecuencias de este cambio?
• Los reservorios de agua dulce en estado sólido, polos y nieves
permanentes, se derretirán.
• En determinados lugares aumentarán las precipitaciones, y en otros
disminuirán.
Todo esto tendrá efectos sobre los ecosistemas, pudiendo provocar la
desaparición de animales, plantas, zonas de cultivo, ciudades...
¿Que es el efecto invernadero ?

11. Efecto de los gases contaminantes

12. Principales emisiones de un motor gasolina
Nitrógeno (N2): El 78% del aire es nitrógeno y éste únicamente pasa por
el interior del motor sin ser alterado.
Dióxido de carbono (CO2): Este es un producto de la combustión. El
carbono de la gasolina reacciona con el oxígeno del aire.
Vapor de agua (H2O): El agua también es un producto de la combustión.
El hidrógeno de la gasolina reacciona con el oxígeno del aire para formar
agua.
Nota: Estas emisiones no son consideradas como contaminantes aunque el
calentamiento global de la tierra se le atribuye en parte a las emisiones de
dióxido de carbono.
Emisiones inofensivas

13. Emisiones nocivas
Todos sabemos que el proceso de combustión dentro de los motores no es
ideal ya que la gasolina presenta ciertas impurezas y es imposible mantener
una relación exacta de aire-gasolina todo el tiempo. Esto provoca la
emisión de los siguientes contaminantes:
Monóxido de carbono (CO): Es un gas venenoso sin color ni olor que
se genera por una combustión incompleta.
Hidrocarburos (HC): Principalmente residuos de gasolina que no se
quemó dentro del motor. Son peligrosos porque, bajo la acción de los rayos
solares y la presencia de óxidos de nitrógeno, reaccionan para producir
ozono. Dicho gas es fuertemente oxidante y es responsable de procesos de
irritación, principalmente en ojos y mucosas.
Óxidos de nitrógeno (NOX): Puede ser monóxido o dióxido de
nitrógeno. Es el causante de la lluvia ácida.
Estos son los tres principales contaminantes que un convertidor
catalítico tiene que reducir.

14. El convertidor utiliza dos tipos de catalizadores, uno de
reducción y otro de oxidación. Ambos consisten de una
estructura cerámica cubierta con metal normalmente
platino, rodio y paladio. La idea es crear una estructura
que exponga al máximo la superficie del catalizador contra
el flujo de gases de escape, minimizando también la
cantidad de catalizador requerido ya que es muy costoso.
Como reduce los contaminantes el convertidor
catalítico

16. Catalizador de reducción
El catalizador de reducción es la primera etapa del convertidor
catalítico. Utiliza platino y rodio para disminuir las emisiones de
NOx. Cuando una molécula de monóxido o dióxido de nitrógeno
entra en contacto con el catalizador, éste atrapa el átomo de
nitrógeno y libera el oxígeno, posteriormente el átomo de
nitrógeno se une con otro átomo de nitrógeno y se libera. Es
decir, descompone los óxidos de nitrógeno en oxígeno y
nitrógeno que son los componentes del aire y por lo tanto no son
contaminantes.

17. Catalizador de oxidación
El catalizador de oxidación es la segunda etapa del convertidor
catalítico. Este catalizador de platino y paladio toma los
hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO) que salen del motor
y los hace reaccionar con el oxígeno que también viene del motor
generando dióxido de carbono (CO2).

18. Sistema de control
En algunos automóviles existe una tercera etapa que monitorea los gases
de escape del motor y utiliza esta información para controlar el sistema de
inyección de combustible del motor. Se tiene un sensor de oxígeno en los
gases de escape del motor antes de llegar al convertidor catalítico. Este
sensor informa a la computadora sobre la cantidad de oxígeno existente en
el escape, con esta información la computadora puede aumentar o
disminuir la cantidad de oxígeno en el escape ajustando la relación de aire-
gasolina. El sistema de control le permite a la computadora asegurarse que
el motor está funcionando con una relación muy cercana a la
estequiométrica y además le permite mantener suficiente oxígeno en el
escape para oxidar los hidrocarburos y el monóxido de carbono.

19. Causas de Fallas del catalizador
Las principales son:
•Los choques térmicos (cambios bruscos de
temperatura).
•Golpes, los cuales producen el quiebre de la
cerámica.
•El envenenamiento químico ya sea por el uso de
bencina con plomo, por el ingreso de mezcla cruda,
carboncillo o aceite al interior del convertidor. Estas
últimas todas dadas por un mal funcionamiento del
motor.

20. Precauciones que debe tener presente.
-No usar combustible con plomo.
-Controlar que el consumo de aceite del motor, que no supere un litro por
cada mil kilómetros
-No arrancar el vehículo empujándo cuando el catalizador se encuentre
caliente.
-No utilizar en el combustible aditivos que contengan plomo.
-No vaciar por completo el tanque de combustible, ya que el suministro
irregular de gasolina puede provocar la rotura del monolito cerámico.
Todo esto mencionado anteriormente daña el convertidor